Нейроінтерфейси навчили паралізованих ходити

Паралізовані пацієнти вчаться ходити у віртуальній реальності.


Міжнародній колаборації вчених вдалося частково відновити чутливість і м'язовий контроль паралізованих пацієнтів за допомогою інтерфейсів «мозок-комп'ютер». Дослідження, опубліковане в журналі Scientific Reports, дає людям з ушкодженнями спинного мозку, інсультом та іншими серйозними захворюваннями надію на відновлення рухливості і незалежності.

"Під час дослідження ми продемонстрували, що пацієнти, які довго навчалися за допомогою інтерфейсу мозок-комп'ютер, показали поліпшення рухової поведінки, тактильної чутливості і функцій вісцеральної нервової системи нижче рівня пошкодження спинного мозку, - говорить провідний автор дослідження Мігель Ніколеліс (Miguel Nicolelis). - До цього моменту нікому не доводилося спостерігати відновлення цих функцій у пацієнтів, через багато років після того, як у них був діагностований повний параліч ".

Програма нейрореабілітації була запущена в 2014 році в рамках проекту Walk again («Навчися ходити заново»), над яким працюють 100 вчених з 25 країн. У дослідженні взяли участь 8 осіб, які перенесли травми спинного мозку і втратили здатність ходити. На момент початку реабілітації 5 з них були паралізовані більше 5 років, 2 - більше 10 років. Найпомітніші поліпшення вчені спостерігали у 32-річної жінки, паралізованої 13 років. На початку програми вона не могла навіть стояти, спираючись на милиці, але поступово навчилася ходити за допомогою опор-ходунків або спираючись на лікаря.

"Попередні дослідження показують, що у багатьох пацієнтів, з повною параплегією (спільний параліч обох верхніх або обох нижніх кінцівок - прим. XX2 ВЕК) зберігаються спинномозкові нерви, - пояснює Ніколеліс. - Ці нерви можуть затихнути на багато років, тому що сигнал з кори не надходить до м'язів. З часом тренування за допомогою інтерфейсу мозок-комп'ютер може знову пробудити їх. Можливо, зберігаються тільки кілька волокон, але цього буває достатньо, щоб передати сигнали рухової зони кори в спинний мозок ".

Пацієнти тренувалися за допомогою нейрокомп'ютерних інтерфейсів понад дві години на тиждень. Вони навчалися керувати своїм аватаром у віртуальній реальності, а шапочки з електродами записували активність мозку за допомогою електроенцефалографії. На початку курсу реабілітації учасників дослідження просили уявити собі ходьбу, проте вчені не спостерігали жодних сигналів у зоні мозку, пов'язаної з контролем м'язів ніг. "Якщо ми говорили" посувайте руками ", ми спостерігали зміну активності мозку. Але репрезентацію нижніх кінцівок їх мозок стер практично повністю ", - говорить Ніколеліс. Однак через кілька місяців, вчені, нарешті, побачили очікувані зміни.

З часом в програму тренувань крім віртуальної реальності включили і більш складні тренажери, в тому числі, реабілітаційні комплекси ZeroG і Locomat і екзоскелети. Через 7 місяців стан деяких пацієнтів став поліпшуватися. Через рік у чотирьох з них почали відновлюватися чутливість і м'язовий контроль, і лікарі змінили діагноз «повний параліч» на «частковий». У більшості учасників дослідження покращився контроль сечового міхура і функція кишечника. Вони стали менш залежні від слабких і катетерів, крім того знизився ризик проникнення інфекції - однією з основних причин смерті паралізованих людей. «Починаючи цей проект, ми не могли передбачити цей дивовижний клінічний результат», - говорить Ніколеліс.

Майже всі пацієнти продовжують курс реабілітації, і вчені мають намір опублікувати додаткові дані про те, як просувається процес. Крім того, вони планують почати нове дослідження за участю людей, які отримали травми спинного мозку недавно. Наукова група працює над адаптацією технологій реабілітації, щоб пацієнти, які не мають доступу до дорогого обладнання, могли відновлюватися вдома.

Нейрокомп'ютерний інтерфейс, НКІ (також «прямий нейронний інтерфейс», «мозковий інтерфейс», «інтерфейс» мозок - комп'ютер «») - система, створена для обміну інформацією між мозком і електронним пристроєм (наприклад, комп'ютером або протезом). В односпрямованих інтерфейсах зовнішні пристрої можуть або приймати сигнали від мозку, або посилати їх. Двонаправлені інтерфейси дозволяють мозку і зовнішнім пристроям обмінюватися інформацією в обох напрямках.

Дослідження НКІ почалися в 1970-х роках у Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі. У середині 90-х в організм людини були імплантовані перші пристрої, здатні передавати біологічну інформацію від тіла до комп'ютера. З їх допомогою вдавалося відновлювати пошкоджені функції слуху, зору і втрачені рухові навички.