34-летний мужчина, парализованный после перенесенного пулевого ранения, стал первым человеком, имеющим нейропротезное устройство, имплантированное в область мозга, отвечающую за намерение движений, что позволяет ему контролировать роботизированную руку при помощи мысли.

Благодаря нейропротезному устройству, Сорта может управлять роботизированной рукой при помощи своих мыслейБлагодаря нейропротезному устройству, Сорта может управлять роботизированной рукой при помощи своих мыслей

Эрик Сорто, отец двоих детей, из Калифорнии, пережил огнестрельное ранение в возрасте 21 года, которое повредило его спинной мозг, из-за чего он не мог двигать руками и ногами. Благодаря новому прибору, Сорто теперь может пожать руку, поднять напиток и даже играть в «камень-ножницы-бумага».

«Я был удивлен, насколько легко было контролировать роботизированную руку, — говорит Сорто.

Успех нейропротезного устройства является результатом совместного проекта, в который вовлечены исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech), KeckMedicine Университета Южной Калифорнии и Национального реабилитационного центра Ранчо ЛосАмигос в Дауни, Калифорния.

В журнале Science ведущий исследователь Ричард Андерсон, Джеймс Г. Босвелл, профессор неврологии в Caltech, и их коллеги, объяснили, как они имплантировали устройство и как оно работает.

Ранее, исследования в нейропротезировании были сосредоточены на имплантации устройств в моторную кору – область мозга, которая контролирует движение. Хотя это позволяло пациентам осуществлять некоторый контроль над роботизированными конечностями, результаты были противоречивыми, так как движения часто сильно задерживались или были неуверенными.

Для этого проекта, ученые сосредоточились на задней теменной коре – области мозга, которая управляет намерениями движений, а не самими движениями.

Активность задней теменной коры записывалась крошечными матрицами электродов и декодировались в контроль роботизированной руки

Хирурги из KeckMedicine Университета Южной Калифорнии имплантировали две маленькие матрицы электродов – размером 4 мм х 4 мм – в заднюю теменную область Сорты. Каждая матрица состоит из 96 активных электродов, которые отмечают активность каждой нервной клетки в задней теменной области.

Кабель соединяет матрицу электродов с компьютерной системой, которая считывает активность нейронов с задней теменной области, декодирует ее для того, чтобы определить намерения движений головного мозга и управлять подключенными устройствами – в этом случае – роботизированной рукой и компьютерным указателем.

 

Операция – проведенная 17 апреля 2013 года – была сложной процедурой и заняла 5 часов.

«Эти матрицы очень маленькие, поэтому их размещение должно быть исключительно точным; было нужно много планировать и работать с командой ученых из Caltech для того, чтобы убедиться, что мы сделали все правильно», — сказал нейрохирург Чарльз Лю, профессор нейрохирургии и неврологии, биомедицинской инженерии в Университете Южной Калифорнии.

«Потому что это было первая имплантация в эту часть человеческого мозга, все в операции отличалось: расположение, позиционирование и управление прибором, — добавил он. – Имея в виду, что то, чего мы хотим достичь – возможность записывать сигналы головного мозга и превратить их в конечном счете в движения роботизированной руки – критически зависит от функциональности этих матриц, которая в значительной степени определяется в момент операции».

Результаты исследования дают надежду пациентам с параличом

Сорто начал реабилитацию в Национальном реабилитационном центре Ранчо ЛосАмигос через 16 дней после операции.

Хотя он мог с помощью мыслей двигать роботизированной рукой сразу же, понадобилось несколько недель тренировок для улучшения точности движений. В настоящее время Сорта может выполнять ряд задач, используя руку, таких как поднятие напитка.

«Он может выполнять разные вещи, — сказал Андерсен. – Он может играть видеоигры и играть «камень-ножницы-бумага», он может схватывать предметы. И, конечно, он имел личную цель, которой являлся контроль скорости, с которой он пьет пиво, так что мы реализовали это в первую очередь».

По данным Фонда Кристофера и Даны Рив, около 6 миллионов людей в США живут с некоторой степенью паралича. Это примерно 1 человек из каждых 50 американцев.

Успех нейропротезного устройства до сих пор волнует ученых-неврологов, представляя собой еще один шаг к помощи пациентам с полным или частичным параличом.

Исследователь Кристина Хек, доцент кафедры неврологии и со-руководитель Центра нейровосстановления в Университете Южной Калифорнии, сказала: «Мы находимся на той стадии исследований на людях, на которой мы делаем огромные успехи для преодоления большого количества неврологических заболеваний. Эти очень важные ранние клинические испытания могут дать надежду пациентам со всеми видами неврологических проблем, при которых развивается паралич – например, инсульт, травма головного мозга, боковой амиотрофический склероз и даже рассеянный склероз».

Проект продолжается. «Это исследование очень важно для меня, — говорит Сорто. – Насколько проект был нужен мне, настолько и я был нужен проекту. Это дало мне большое удовольствие быть частью решения для улучшения жизни парализованных больных».

Парализованный человек