Технологія інтерфейсу мозку-комп’ютера відновлює відчуття в руці людини з травмою спинного мозку

Команда дослідників з Battelle та Медичного центру університету штату Огайо Векснера повідомила, що завдяки використанню технології інтерфейсу мозку-комп’ютера їм вдалося відновити відчуття в руці людини з тяжкою травмою спинного мозку. Це відкриття відбувається в той час, коли дослідники всього світу працюють над технологіями, здатними відновити функцію кінцівок у людей, паралізованих через травму або захворювання.

Дослідження опубліковане в журналі Cell 23 квітня.

Штучна сенсорна зворотня зв’язок

Нова технологія dựaаєть на використанні незначних нейронних сигналів, які посилюються штучною сенсорною зворотнею зв’язкою, яка передається назад людині. Цей метод призводить до великого збільшення моторної функції.

Патрік Ганцер – перший автор і головний науковий співробітник Battelle.

“Ми беремо субперцептивні дотики та посилюємо їх до свідомого сприйняття”, – говорить Ганцер. “Коли ми зробили це, ми побачили кілька функціональних поліпшень. Це був великий момент відкриття, коли ми вперше відновили відчуття торкання у учасника.”

Учасник дослідження

Учасником дослідження був 28-річний чоловік, який був учасником аварії в 2010 році, внаслідок чого отримав тяжку травму спинного мозку. Учасник, чиє ім’я Ієн Беркхарт, бере участь у проєкті NeuroLife з 2014 року для відновлення функції правої руки.

Нова розроблена пристрій використовує систему електродів, які розміщені на шкірі, та малий комп’ютерний чип, імплантований в моторну кору. Є дроти, які передають сигнали руху від мозку до м’язів, дозволяючи обійти травму спинного мозку. З допомогою пристрою Беркхарт може контролювати свою руку та виконувати дії, такі як підняття чашки кави, проведення кредитної картки та гра в відеоігри, які вимагають використання рук та рук.

“До цього часу Ієн іноді відчував, що його рука була чужою через відсутність сенсорної зворотної зв’язки”, – говорить Ганцер. “Він також мав труднощі з контролем своєї руки, якщо він не дивився на свої рухи. Це вимагало багато концентрації та робило просте багатозадачність, наприклад, пиття газованої води під час перегляду телевізора, майже неможливим.”

Коли дослідники стимулювали його шкіру, не було відчуття, але нейронний сигнал все ще був присутній в його мозку. Проблема полягала в тому, що нейронний сигнал був дуже малим, щоб його можна було сприйняти. Дослідники змогли посилити сигнал так, щоб мозок міг реагувати.

З допомогою тактильної зворотної зв’язки субперцептивні сигнали торкання штучно передавалися назад Беркхарту, що дозволило йому сприймати їх.

З новим методом Беркхарт зміг виявляти речі лише через дотик. Іншим проривом було те, що система є першою, яка дозволяє відновити рух та торкання одночасно, що забезпечує більший контроль. Останнім досягненням є те, що метод дозволяє системі відчувати правильний тиск для обробки об’єкта.

Команда дослідників хоче створити систему інтерфейсу мозку-комп’ютера, яку можна буде використовувати вдома. В даний час розробляється наступне покоління манжетів, яке містить електроди та сенсори, які можна буде надіти та зняти. Вони також працюють над системою, яку можна буде контролювати за допомогою планшета замість комп’ютера.

“Це було дивовижним побачити можливості сенсорної інформації, що надходить від пристрою, який спочатку був створений лише для того, щоб дозволити мені контролювати свою руку в одному напрямку”, – говорить Беркхарт.