Парализиран мъж се движи отново благодарение на синтетична нервна система

Мозъчен имплант и стимулация на мускулите му позволява да контролира ръката чрез ума си.

Credit: Ohio State University Wexner Medical Center/ Batelle

Когато гръбначният стълб – тази биологическа връзка, свързваща контролиращия мозък с нашите крайници, бъде прекъснат, това води до постоянна загуба на сетивност и контрол и обикновено коства цял живот допълнителни медицински грижи. На учените им е отнело години работа над поправянето на тези изгубени връзки, позволявайки на парализирани пациенти да си сипват кафе или да се наслаждават на бирата с роботизирани крайници, контролирани от техните умове.

Сега изследователите са изминали още една крачка, помагайки на парализиран човек да контролира собствената си ръка с мозъка си.

В проучване, публикувано в Nature, учените съобщават за използване на „нервен байпас“, който свързва наново умствените команди за движение на пациента с отговарните мускули в крайниците му, създавайки нещо като синтетична нервна система. Пациентът пионер, 24-годишният Иън Бъркхарт, е получил квадриплегия след инцидент при гмуркане преди почти 6 години, но сега може отново да движи ръката си. В първото проучване той можел да контролира движенията на отделните пръсти, да хваща малки и големи предмети, да плъзга кредитна карта и да играе Guitar Hero. Напредъкът може да отвори вратата към възстановителни процедури за парализирани хора, позволявайки им да имат независими движения, а също и независим живот.

Тези сложни типове движения „наистина могат да се използват в много функционални дневни задължения, които не мога да върша сам в момента“, казва Бъркхарт на пресконференция. „Ако или когато мога да използвам тази система извън клиничната среда, това наистина ще повиши качеството на живота ми и моята независимост и вече няма да имам толкова голяма нужда от помощ от други хора.“


РЕКЛАМА:

***

Нервният байпас работи, използвайки микроелектродна матрица, имплантирана в мозъка на Бъркхарт. Имплантът улавя активност в специфична зона от левия моторен кортекс (тази част от мозъчната кора, която отговаря за движението), която учените са анализирали преди да поставят импланта. Използвайки функционална магнитно-резонансна томография, която следи активността на мозъка, чрез кръвния поток, учените установили коя е зоната на Бъркхарт за контролиране на ръката, докато той постоянно си представя как я мърда.

В клиниката имплантираният електрод се закача на персонализирана „нервна байпас система“. Системата улавя сигнали от мозъчната дейност на Бъркхарт, а после, чрез алгоритми на машинно самообучение, превежда тези сигнали, за да контролира гъвкав ръкав, оборудван със 130 стимулиращи мускулите електроди.

За да започне да работи с нея, Бъркхарт посещавал три седмични сесии в продължение на 15 месеца. Той е овладял способността да контролира мислите си и може да извършва шест движения на ръката и китката, включително способността да движи отделните пръсти.

„Способността да движи отделните пръсти – не бяхме сигурни дали това е възможно“, споделя авторът Чад Баутън от Feinstein Institute for Medical Research. „Този резултат наистина надхвърли нашите очаквания, защото не само съумяхме да намерим тези сигнали в мозъка и да ги дешифрираме за движението на всеки отделен пръст, но успяхме да ги свържем с мускулите на Иън и да позволим на този вид движение да бъде възобновено.“

След това Бъркхарт научил още по-сложни задачи, като това да играе на Guitar Hero и да надига чаша към устата си.

„Тази технология се разви бързо през последното десетилетие“, отбелязва съавторът Али Резай от университета в Охайо. „Може и вече да остарява“, казва той.

Докато проучването е много важно събитие, отбелязват авторите, изследователите трябва да продължат да работят по системата, за да я настроят, да я направят приспособима към други типове парализирани пациенти и, може би най-важното, да направят така, че тя да работи извън клиничната обстановка.

Въпреки работата в бъдеще, Бъркхарт казва, че е, както и преди, много оптимистичен за това изследване. Преди няколко години, когато той задвижил ръката си за пръв път след инцидента, осъзнал, че това се случило по-скоро, отколкото очаквал. „И сега, две години по-късно, нещата се развиват дори по-добре, отколкото си представях“, казва той.

Превод: Димитър Радев


Европейска нощ на учените 2022 г.: