Учёные близки к возвращению двигательных функций парализованным пациентам

В Стэнфорде уже несколько лет работают над созданием технологии, которая могла бы помочь людям с параличом восстановить работу конечностей и дать возможность пациентам управлять протезами, мысленно взаимодействуя с компьютерами.

Команда сосредоточилась на оптимизации интерфейса мозг-компьютер - устройства, имплантированного в черепную коробку, на поверхность мозга пациента. Этот имплант соединяет нервную систему человека с электронным устройством, которое может помочь восстановить контроль над моторикой пациенту с травмой спинного мозга или с неврологическим заболеванием, таким как боковой амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига).

Сейчас эти устройства регистрируют огромный объём нейронной активности, а затем передают сигналы мозга по проводам на компьютер. Но когда исследователи попытались создать беспроводные интерфейсы мозг-компьютер им потребовалось чрезвычайно много энергии для передачи данных, так что устройства генерировали бы небезопасное для пациента количество тепла.

Теперь команда, возглавляемая инженерами-электриками и нейробиологами Кришной Шеной, Борисом Мурманном и Джейми Хендерсоном, показала, как можно было бы создать беспроводное устройство, способное собирать и передавать точные нейронные сигналы с использованием десятой части мощности, необходимой для современных проводных систем. К тому же эти беспроводные устройства будут выглядеть более естественно, чем проводные модели, и предоставят пациентам более свободный диапазон движений.

Аспирант Нир Эвен-Чен и аспирант Данте Мураторе, описали новый подход команды к созданию имплантатов в статье «Биомедицинская инженерия природы».

Нейробиологи команды определили специфические нейронные сигналы, необходимые для управления протезным устройством, таким как рука робота или компьютерный курсор. Затем инженеры-электрики разработали схему, которая позволила бы будущему беспроводному интерфейсу «мозг-компьютер» обрабатывать и передавать эти тщательно идентифицированные и изолированные сигналы, используя меньше энергии.

Чтобы проверить свою идею, исследователи собрали нейронные данные трех приматов и одного человека, участвовавшего в клиническом испытании (BrainGate). Когда испытуемые выполняли движения, такие как размещение курсора на экране компьютера, исследователи проводили измерения. Полученные данные подтвердили их гипотезу о том, что беспроводной интерфейс может точно управлять движением человека, записывая подмножество сигналов мозга, связанных с конкретным действием, а не собирать сигналы мозга в целом, как это делают современные проводные устройства.

Следующим шагом будет проведение серии тестов и создание имплантата на основе нового подхода.