Впервые ученые в Caltech вызвали естественные ощущения в руке парализованного человека, стимулируя определенную область мозга группой крошечных электродов, - сообщает sciencedaily.com.
Пациент, имеющий высокую степень поражения спинного мозга, не способный двигать ногами и руками и ощущать их, смог физически почувствовать обратную связь от датчиков, размещенных на протезах.
Это стало результатом исследования, проведенного в лаборатории Caltech Ричарда Андерсена. Статья появилась в выпуске журнала eLife от 10 апреля.
Соматосенсорная кора представляет собой полоску мозга, которая управляет телесными ощущениями - как проприоцептивными (ощущениями движения или положением тела в пространстве), так и кожными (давлением, вибрацией, прикосновением и т. п.). В предыдущей версии нейронные имплантаты, нацеленные на аналогичные области мозга, преимущественно вызывали ощущения покалывания или жужжания в руке. Имплантат лаборатории Андерсена способен производить гораздо больше естественных ощущений с помощью внутрикортикальной стимуляции, сродни ощущениям, испытываемым пациентом до его травмы.
Пациент парализован от плеч до стоп полностью уже три года после травмы спинного мозга. Две группы крошечных электродов были хирургически вживлены в его соматосенсорную кору. Используя электроды, исследователи стимулировали нейроны в мозговой области с помощью очень малых электрических импульсов. Участник исследования сообщал, что чувствует разные природные ощущения: сжатие, постукивание, чувство движения вверх и другие, различные по типу, интенсивности и местоположению в зависимости от частоты, амплитуды и расположения электродов. Такие естественные ощущения впервые удалось вызвать внутрикортикальной нейронной стимуляцией.
Хотя различные типы стимуляции действительно вызывают различные ощущения, нейронные коды, регулирующие конкретные физические ощущения, все еще неясны. В будущей работе исследователи надеются определить точные способы размещения электродов и научиться точечно стимулировать соматосенсорные области мозга, чтобы вызвать конкретные чувства, и создать своего рода словарь стимуляции и соответствующие им ощущения.
Следующим важным шагом, по мнению Андерсена, является интеграция новых технологий в существующее нейронное протезирование. В 2015 году лаборатория Андерсена разработала модель для соединения протезной роботизированной руки с электродами, имплантированными в область мозга, которые управляют намерениями. Таким образом, парализованный человек смог использовать протез, чтобы протянуть руку, схватить чашку и поднести ее ко рту, чтобы выпить. Соединение протеза с соматосенсорной корой позволит парализованному человеку вновь испытывать прежние ощущения.
В настоящее время единственная обратная связь, которую получает пациент, - визуальная. То есть участники могут наблюдать контролируемые мозгом движения роботизированных конечностей и вносить коррективы. Однако в процессе работы протезов, например, когда пациент берет предмет, ему необходимо иметь еще и соматосенсорную информацию, чтобы ловко манипулировать этим объектом. По словам Андерсена, «соматосенсорные ощущения, вызванные стимуляцией, со временем дадут пациенту возможность чувствовать, что роботизированная конечность является частью их тела».
