Может ли человек с параличом ног снова начать ходить
В статье, опубликованной в мае в журнале Nature, исследовательская группа под руководством ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и швейцарской компании NeuroRestore рассказала о том, как они разработали интерфейс "мозг-позвоночник" (brain-spine interface, BSI), который восстанавливает разорванную связь между головным и спинным мозгом.
Ходьба — это сложный процесс. Чтобы двигать ногами, мозг посылает электрические сигналы в поясничную область спинного мозга. Там нервные клетки принимают сигналы и преобразуют их в конкретные инструкции для мышц ног, координируя их таким образом, чтобы облегчить движение. Если связь между мозгом и поясничным отделом прерывается, ноги больше не могут функционировать, даже если в остальном они здоровы.
"Наша идея заключалась в том, чтобы восстановить эту связь с помощью цифрового моста, который мог бы обеспечить связь между головным мозгом и участком еще неповрежденного спинного мозга, чтобы он мог управлять мышцами ног", — рассказал старший автор исследования доктор Грегуар Куртин.
BSI состоит из нескольких компонентов. Один из них — это пара беспроводных имплантатов, хирургически установленных с правой и левой стороны сенсомоторной коры головного мозга — области, которая помогает выполнять движения. Созданные на основе технологии WIMAGINE, они состоят из 64 электродов, которые регистрируют активность коры головного мозга, также известную как электрокортикографические (ЭКоГ) сигналы. Мозговые имплантаты связываются с другим имплантатом в позвоночнике через антенну на персонализированной гарнитуре, которая посылает сигналы ЭКоГ на портативный блок обработки, носимый как рюкзак.
Блок обработки — "цифровой мост" — улавливает сигналы, представляющие мысли человека о движении, преобразует их в команды стимуляции, а затем посылает их в программу, находящуюся в том же блоке. Оттуда они передаются на имплантат в позвоночнике — генератор импульсов компании Medtronic под названием Activa RC, обычно используемый для глубокой стимуляции мозга у пациентов с болезнью Паркинсона. Это устройство интерпретирует эти электрические токи и посылает их к нервным клеткам в спинном мозге, которые активируют мышцы, чтобы человек мог двигаться.
"Первые испытания показали, что то, что казалось научной фантастикой, сегодня стало реальностью", — сказал во время брифинга нейрохирург доктор Жослин Блох, который имплантировал BSI в головной и спинной мозг пациента.
Несмотря на сложный процесс программирования, ученые с удивлением обнаружили, что на калибровку первых моделей BSI ушло всего несколько минут. После семи минут тренировок пациент, используя систему, смог естественно ходить. После 40 сеансов реабилитации с использованием устройства наблюдалось восстановление функций.
В то время как другие аналогичные устройства давали пациентам возможность только ходить, это устройство обеспечивает более тонкий, полностью пользовательский контроль. Пациент может двигать бедрами, коленями и голеностопными суставами, что придает ему более "естественную" походку. В настоящее время он может пройти с посторонней помощью от 100 до 200 метров, в зависимости от дня, и может стоять без дополнительной поддержки в течение двух-трех минут.
