Чип в мозге для преодоления последствий паралича

Чип в мозге для преодоления последствий паралича

22 Sep 2023
65

45-летний Кейт Томас из США, страдающий квадриплегией, стал первым пациентом, подвергнувшимся двойному нейронному шунтированию. Это новая биоэлектрическая терапия, впервые примененная в Институте медицинских исследований Файнштейна при компании Northwell Health. Новая экспериментальная процедура включает в себя сочетание технологии искусственного интеллекта, имплантатов типа интерфейса мозг-компьютер, внешних компьютеров и неинвазивных носимых технологий.

Подобно тому, как при коронарном шунтировании сердце обходит препятствие, нейронное шунтирование использует комбинацию машинного обучения и электрических сигналов для перенаправления нейронных сигналов человека, обходя препятствия, мешающие им попасть туда, куда они должны попасть. При двойном нейронном шунтировании сигнал перенаправляется не в одно, а в два места: в данном случае в зоны, отвечающие за движение и осязание.

Разработчики называют этот подход "терапией, управляемой мыслями", когда чипы, встроенные в мозг пациента, используют машинное обучение для интерпретации сложного языка нейронов. Сегодня эта технология уже демонстрирует несомненные перспективы — и последствия для миллионов людей во всем мире, страдающих от паралича или нарушения двигательных функций, могут быть весьма значительными.

В 2016 г. ученые провели первую в мире операцию нейрошунтирования, успешно восстановив движения рук пациента, который шесть лет назад сломал шею во время семейного отдыха. Но хотя эта операция позволила вернуть пациенту способность двигаться - в том случае, если он был подключен к компьютеру, — она не вернула ему чувства.

Теперь, семь лет спустя, двойное нейронное шунтирование позволяет сделать и то, и другое: вернуть движение и ощущения.

В случае Томаса ему сначала пришлось несколько месяцев смотреть на симуляцию движений рук и кистей на экране компьютера, побуждая свой мозг — в то время безуспешно — имитировать эти движения. Тем временем врачи и инженеры делали подробную магнитно-резонансную томографию его мозга, определяя участки, отвечающие за движения рук и осязание кисти. (По словам Бутона, это похоже на поиск иголки в очень деликатном стоге сена, усеянном кровеносными сосудами).

Вооружившись этими данными, врачи разработали план имплантации пяти чипов для организации интерфейса мозг-компьютер: двух — в область мозга, отвечающую за движения, и трех — в область, отвечающую за осязание и ощущения в пальцах. Чипы передают декодированные биоэлектрические сообщения в компьютер, который затем посылает электрические сигналы на серию патчей с электродами, расположенных на позвоночнике и предплечьях Томаса. Наконец, несколько бесконечно малых датчиков, расположенных на кончиках пальцев и ладонях Томаса, передают данные о прикосновениях и давлении обратно в сенсорную область мозга Томаса.

Установка чипов была нелегким делом, но, к счастью, процедура прошла с большим успехом. Установка системы прошла без проблем, и впервые после аварии Томас смог взять сестру за руку и почувствовать ее.

За четыре месяца, прошедших после операции, Томас полностью восстановил силу обеих рук, а правая рука восстановилась на 110%. Но что особенно интересно, у Томаса началось естественное восстановление предплечья и запястья — это означает, что терапия, возможно, запустила врожденные процессы заживления в его нервной системе.

Но эти результаты не лишены недостатков. Хотя Томас уже испытал новые ощущения вне лаборатории, для того чтобы он мог двигаться, компьютер должен быть включен. Но пока сама конструкция слишком громоздка. Но ученые надеются со временем сделать систему портативной.

Восстановление также требует от пациентов больших усилий — многочасовых сеансов терапии, визитов к специалистам, — поскольку они заново учатся двигаться и укреплять эти движения, день за днем.

"Нужно быть очень терпеливым и очень целеустремленным, чтобы хотеть заниматься этим, — говорит Томас. —  Я понимаю, что это не произойдет в одночасье, но мелочи — дотянуться до подбородка, дотронуться до другой руки, потереть щеку, когда нужно, позвонить людям... Это мелочи, но они очень важны для таких людей, как я".