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

Команда дослідників у Battelle та медичному центрі Ohio State University Wexner повідомляє, що завдяки використанню технології інтерфейсу мозку та комп’ютера вони успішно відновили відчуття в руці людини з важкою травмою спинного мозку. Цей розвиток відбувається в той час, коли дослідники по всьому світу працюють над технологією, яка здатна відновлювати функцію кінцівок у людей, паралізованих через травму чи захворювання.

Дослідження було опубліковане в журналі Cell 23 квітня.

Штучна сенсорна зворотня зв’язок

Нова технологія використовує незначні нейронні сигнали, які посилюються штучною сенсорною зворотною зв’язкою, яка передається назад людині. Цей метод призводить до великого збільшення моторної функції.

Патрік Ганзер є першим автором і головним науковим співробітником у Battelle.

“Ми беремо субперцептивні тактильні події і посилюємо їх до свідомого сприйняття”, – говорить Ганзер. “Коли ми зробили це, ми побачили кілька функціональних поліпшень. Це був великий момент відкриття, коли ми вперше відновили відчуття дотика у учасника.”

Учасник дослідження

Учасником був 28-річний чоловік, який потрапив у аварію в 2010 році, що призвело до важкої травми спинного мозку. Учасник, чиє ім’я Іан Беркхарт, бере участь у проєкті NeuroLife з 2014 року для відновлення функції його правої руки.

Нова розроблена пристрій використовує систему електродів, які розміщені на шкірі, і невеликий 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 і виконувати дії, такі як підняття чашки кави, проведення кредитної картки та гра в відеоігри, які вимагають використання рук і рук.

“До цього моменту Іан іноді відчував, що його рука була чужою через відсутність сенсорної зворотної зв’язки”, – говорить Ганзер. “Він також мав труднощі з контролем своєї руки, якщо він не дивився на свої рухи. Це вимагає багато концентрації і робить просте багатозадачність, наприклад, пиття соди під час перегляду телебачення, майже неможливим.”

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

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

З новим методом Беркхарт міг визначати речі лише через дотик. Іншим проривом було те, що система є першою BCI, яка дозволяє відновлювати рух і дотик одночасно, що забезпечує більший контроль. Нарешті, метод дозволяє системі BCI відчувати правильний тиск для обробки об’єкта.

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

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