Нервам на замену: как учёные возвращают парализованным людям радость движения

Идея превратить мысль в движение при помощи электрических импульсов увлекает учёных не первый десяток лет. Об успехах развития подобных технологий начали сообщать только в последние годы.

«Учёные давно придумывают способы победить паралич, возникающий при травмах спинного мозга. В 2016 году вышла статья о том, как парализованным обезьянам вернули способность ходить. Вживлённые в мозг электроды считывали активность в моторной коре и передавали сигналы в спинной мозг ниже области повреждения. Причём передача сигнала совершалась с помощью беспроводных устройств», — рассказал RT кандидат биологических наук, лауреат премии «Просветитель» за книгу «Сумма биотехнологии» Александр Панчин.

Об одном из свежих успехов разработки подобных технологий заявили учёные университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде (штат Огайо). 53-летний Билл Кочевар при помощи устройства смог самостоятельно двигать рукой впервые за 8 лет — после аварии он страдал от паралича. 

«В этой работе сигналы передавали по проводам от моторной коры к мышцам руки парализованного пациента. В итоге человек мог самостоятельно брать предметы и даже кормить себя, используя ранее парализованную руку», — поясняет Александр Панчин.

Транспорт для речи

Сейчас над подобными технологиями работают во многих странах мира. Так, в Университете Утрехта в Нидерландах сообщали об успешной имплантации парализованной пациентке устройства, с помощью которого она может передавать речь на отдельный компьютер. Электроды, подключённые к двигательной коре головного мозга, и передатчик на грудной клетке позволяли ей «говорить» с условной скоростью 2 буквы в минуту. Успешный опыт применения технологии продолжался 28 недель.

• © UMCUTRECHT

Случай 24-летнего американца Йена Буркхарта — один из наиболее ярких. В 2012-м он угодил в автомобильную аварию, в которой получил серьёзную травму позвоночника и, как следствие, паралич конечностей.

На выручку пришли разработчики из Института медицинских исследований им. Файнштейна в Нью-Йорке. Буркхарт тренировался управлять протезом по три раза в неделю в течение года и наконец получил желанный результат.

«Это исследование ознаменовало собой первый случай, когда парализованный человек вновь обрёл способность двигаться естественным образом на основе сигнала, полученного из мозга», — заявил тогда один из авторов научной работы Чед Бутон.

Йен Буркхарт снова смог выполнять простые повседневные задачи, которые несколько лет были ему не под силу, — например, взять стакан и налить в него воды. Но в его случае использование протеза проводилось лишь в порядке эксперимента.

«Я снова смог сжать и разжать руку, и это дало мне надежду, — признался молодой человек. — Если — или когда — появится возможность использовать такую систему вне лаборатории, моя жизнь станет лучше, я буду самостоятельнее». 

«Запчасти» для организма 

Сходный принцип — передача естественного сигнала устройству — используется для восстановления ампутированных частей тела.

«Разница заключается в том, что устройства (подключаемые к мозгу. — RT) помогают людям с повреждённым спинным мозгом использовать имеющиеся у них конечности, — пояснил Александр Панчин. — Протезы же предназначены для людей, лишившихся конечности. Современные протезы руки (бионические руки) умеют реагировать на сигналы, поступающие к конечности, и превращать их в сигналы о движении. Такие руки не нужно подключать к мозгу напрямую».

Один из известнейших подобных протезов разработали в Университете Джонса Хопкинса в США. В Лаборатории прикладной физики искусственные руки, прикреплённые к специальному жилету, протестировали на пациенте Лесли Бо, у которого полностью ампутированы обе руки. Датчики, встроенные в жилет, реагируют на небольшие движения мускулатуры грудной клетки и спины и передают сигнал дальше — протезу.

Как поясняли исследователи, протез тоже фактически контролируется сигналами из мозга. В ходе опыта он смог выполнять также давно забытые простые дела: брать в руки различные вещи и переставлять их с полки на полку.

Неинвазивный метод

Ещё одна команда разработчиков нейропротезов для людей с травмами позвоночника пошла по другому пути. MoreGrasp решили использовать более простую технологию, которая не подразумевает вставки имплантов или подключения проводов — пациент просто надевает на голову шапочку с сенсорами. При помощи беспроводной технологии прибор записывает сигналы, проходящие в мозге при намерении пошевелить рукой. «Каталог» сигналов затем используют для создания индивидуального вспомогательного протеза.

Будь то с целью заменить недостающую конечность, полностью восстановить функции парализованной или дать пациентам возможность частично вернуть движение рук, нейропротезы пока не получили широкого применения. Даже самые простые из них находятся только на стадии разработки и тестов. Каждый протез делается индивидуально под конкретного человека, да и производятся они пока в целях проведения испытаний в лабораторных условиях. Но распространение подобных технологий — всего лишь вопрос времени.