Технология интерфейса мозг-компьютер восстанавливает ощущения в руке человека с травмой спинного мозга

Группа исследователей из Battelle и медицинского центра Ohio State University Wexner сообщает, что с помощью технологии интерфейса мозг-компьютер они успешно восстановили ощущения в руке человека с тяжелой травмой спинного мозга. Это развитие происходит на фоне работы исследователей всего мира над технологиями, способными восстановить функцию конечностей у людей, парализованных в результате травм или заболеваний.

Исследование было опубликовано в журнале Cell 23 апреля.

Искусственная сенсорная обратная связь

Новая технология основана на использовании неощутимых крошечных нейронных сигналов, которые усиливаются с помощью искусственной сенсорной обратной связи, отправляемой обратно индивиду. Этот метод приводит к значительному увеличению моторной функции.

Патрик Ганцер – первый автор и ведущий исследователь в Battelle.

“Мы берем подсознательные тактильные события и усиливаем их до сознательного восприятия”, – говорит Ганцер. “Когда мы сделали это, мы увидели несколько функциональных улучшений. Это был большой момент открытия, когда мы впервые восстановили чувство осязания у участника.”

Участник

Участником был 28-летний мужчина, который попал в автомобильную аварию в 2010 году, в результате чего получил тяжелую травму спинного мозга. Участник, чье имя Иан Беркхарт, участвовал в проекте NeuroLife с 2014 года для восстановления функции правой руки.

Разработанное устройство использует систему электродов, которые помещаются на кожу, и небольшой компьютерный чип, имплантированный в моторную кору. Есть провода, которые передают сигналы движения от мозга к мышцам, позволяя обойти травму спинного мозга. С помощью устройства Беркхарт может контролировать свою руку и выполнять действия, такие как подъем чашки кофе, проведение кредитной карты и игра в видеоигры, требующие использования рук и рук.

“До сих пор Иан иногда чувствовал, что его рука чужая из-за отсутствия сенсорной обратной связи”, – говорит Ганцер. “У него также есть проблемы с контролем руки, если он не смотрит на свои движения. Это требует много концентрации и делает простое многозадачность, например, питье газировки во время просмотра телевизора, почти невозможным.”

Когда исследователи стимулировали его кожу, не было ощущения, но нейронный сигнал все еще присутствовал в его мозге. Проблема заключалась в том, что нейронный сигнал был слишком мал, чтобы его можно было воспринять. Исследователи смогли усилить сигнал, чтобы мозг мог на него реагировать.

С помощью тактильной обратной связи подсознательные сигналы осязания искусственно отправлялись обратно Беркхарту, что позволяло ему их воспринимать.

С помощью нового метода Беркхарт смог обнаруживать вещи только через осязание. Другим прорывом стало то, что система является первым интерфейсом мозг-компьютер, который позволяет восстановить движение и осязание одновременно, что обеспечивает большее чувство контроля. Наконец, метод позволяет системе интерфейса мозг-компьютер обнаруживать правильное давление для обработки объекта.

Команда исследователей хочет создать систему интерфейса мозг-компьютер, которую можно использовать дома. В настоящее время разрабатывается следующее поколение манжеты, содержащей электроды и датчики, которые можно надевать и снимать. Они также работают над системой, которую можно будет контролировать с помощью планшета вместо компьютера.

“Это было удивительно видеть возможности сенсорной информации, исходящей от устройства, которое изначально было создано только для того, чтобы позволить мне контролировать свою руку в одном направлении”, – говорит Беркхарт.