Американские инженеры «замкнули» конечности на мозг

13:04 27.06.2014


Американские ученые успешно испытали нейрошунт — устройство, позволяющее «подключить» конечности к мозгу в обход нервной системы. Благодаря ему, парализованному пациенту удалось вернуть подвижность в кисти и пальцах.

Электромеханическим протезом, получающим команды напрямую из мозга, уже никого не удивить. Над созданием подобных устройств работает множество лабораторий. Одним удается сконструировать точные неинвазивные механизмы подключения — команды считываются через кожные датчики, без имплантации чипа в мозг. Другие преуспевают в разработке бионических рук, посылающих обратные сигналы в мозг, так что протез позволяет распознать форму предмета.

Инженеры и врачи из Университета штата Огайо попытались решить технически близкую, но в медицинском смысле далекую проблему паралича. Когда в критически важном месте кровоток затруднен, как это бывает, например, при ишемической болезни сердца, хирурги прокладывают обходной путь — устанавливают шунт. Когда поврежден спинной мозг, импульсы из головного не достигают конечностей. Последние 20 лет в медицинском центре университета работали над «шунтом» для этих сигналов.

Спинной мозг — не просто проводник электричества, и команды из двигательных центров головного мозга достигают мышц не в неизменном виде. Нервный узел в позвоночнике берет часть управления на себя. Чтобы его обойти, понадобится некий модулятор — устройство, которое преобразует сигналы в подобающий вид и дополнит их недостающей информацией.

Система, разработанная в Университете штата Огайо при поддержке исследовательской НКО Battelle, состоит из трех основных компонентов: микрочипа, вживляемого в мозг и считывающего сигналы; обрабатывающей эти сигналы компьютерной программы; и «рукава» — восьми повязок с электродами, заставляющих мышцы сокращаться в необходимой последовательности.

Микрочип — четырехмиллиметровый кусок кремния с 96 электродами — медики установили в мозг первого из пяти участников клинических испытаний еще в апреле. Потенциальные области для вживления они определили при помощи функциональной МРТ, а в день операции уточнили методом тыка. 23-летний Иэн Беркхарт, в результате травмы почти парализованный ниже шеи, сохранял некоторую подвижность в плечах. Хирурги «стреляли» электромагнитными импульсами в разные участки мозга и следили за сокращениями мышц в плечах.

Чтобы подсоединить микрочип к мозгу, инженеры разработали специальное устройство, которое точно рассчитанным порывом воздуха вдавило электроды в живую ткань. На черепе пациента хирурги смонтировали разъем для подключения микросхемы к компьютеру.

Поступающие с чипа сигналы обрабатывает компьютерная программа, в которой заложены схемы 20 базовых жестов кисти. Распознав команду, она передает ее «рукаву», который отправляет электрические импульсы в соответствующие мышцы.

Первое испытание системы, которую создатели назвали «Нейромост» (Neurobridge), состоялось на этой неделе. В присутствии медиков, инженеров и съемочной группы Беркхарт успешно сделал несколько движений кистью, в том числе, взял в руку ложку.

Пока что «Нейромост» далек от практического применения: система представляет собой группу больших разъемов, толстых кабелей и отдельно стоящий компьютер. Однако продемонстрированная учеными принципиально новая методика со временем может помочь множеству парализованных людей по всему миру. Пока же клинические испытания продолжатся с еще четырьмя добровольцами.

По материалам: (http://texnomaniya.ru) 

Версия для печати