Вживленные в мозг датчики позволили парализованному пациенту ощутить прикосновения к искусственной руке

Исследователи из Университета Питтсбурга и Университета Чикаго разработали нейроинтерфейс, который позволил парализованному пациенту осязать прикосновения к руке при помощи протеза. Статья, посвященная разработке, была опубликована в журнале Science Translational Medicine.

Как поясняет N+1, в настоящее время большинство экспериментальных интерфейсов, обеспечивающих чувствительность руки-протеза, подключаются к периферическим нервам. В процессе тренировки их стимуляция приводит к формированию новых нейрональных связей в мозге, которые переводят сигналы от датчиков протеза в тактильные ощущения. Такие ощущения, как правило, далеки от натуральных и напоминают покалывание или пощипывание. Кроме того, подобные интерфейсы требуют ненарушенной связи периферических нервов с корой мозга и не подходят пациентам с травмами спинного мозга или нейродегенеративными заболеваниями.

Исследователи из США решили пойти иным путем и разработали осязательный интерфейс, который подключается непосредственно к области коры головного мозга, отвечающей за тактильную чувствительность в руке.

Добровольцем, испытавшим работу системы на себе, стал 28-летний Нейтан Коупленд, попавший в аварию в 2004 году. В результате этой аварии он получил травму шейного отдела позвоночника, приведшую к почти полному параличу. Так, Коупленд способен ограниченно шевелить руками, но его пальцы сжаты в кулак и полностью лишены чувствительности.

При помощи МРТ и магнитоэнцефалографии врачи определили требуемый участок соматосенсорной коры Коупленда, а затем имплантировали в мозг пациента четыре датчика с микроэлектродами. В течение нескольких месяцев на различные комбинации электродов подавались слабые электрические импульсы, а вызываемые ими ощущения отмечались на виртуальной ладони. После подготовительного этапа интерфейс был подключен к датчикам на роботизированном протезе руки.

Через некоторое время после адаптации Коупленд обрел возможность правильно распознавать прикосновения к отдельным пальцам протеза почти в 100% случаев. Как отметил сам пациент, иногда ощущения напоминают действие электрического тока или давление, но в большинстве случаев они воспринимаются почти как естественные. При этом температурную чувствительность руки Коупленда восстановить пока не удалось.

В перспективе исследователи планируют совместить осязательную систему с разработанным ранее нейроинтерфейсом, управляющим движениями протеза, что позволит создать устройство, близкое по функционалу к настоящей руке. Однако ученые отмечают, что реализация этого плана потребует долгой работы.