Комбинация мозговых имплантов, искусственного интеллекта и электрической стимуляции, которую разработала группа исследователей, инженеров и хирургов, восстановила движения и чувствительность рук человека с параличом конечностей. Эта технология двойного нейронного обхода в будущем поможет и другим людям, страдающим нарушениями движений или параличом, надеются создатели.
Пациентом стал Кит Томас — американец, который в 2020 году повредил 4‑й и 5‑й шейные позвонки после неудачного прыжка в бассейн. Из-за этого его тело оказалось парализовано от груди и ниже, но благодаря экспериментальному лечению он смог почувствовать, как сестра держит его за руку, впервые за три года.
Чтобы добиться этого, учёные использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для создания карты мозга Томаса. Это позволило определить зоны, ответственные за движение рук и ощущение прикосновения в кисти. За этим последовала 15-часовая операция на открытом мозге, во время которой установили импланты. Всё это время пациент был в сознании и отвечал на вопросы врачей, чтобы помочь им найти правильные точки для установки электродов.
В итоге хирурги установили два электрода в зону, отвечающую за движения, и три — в зоны, отвечающие за чувствительность ладони и пальцев. Далее нужно было настроить микрочипы, чтобы Томас мог ими управлять. Для этого два блока на голове пациента подключили к компьютеру и натренировали нейросеть, чтобы она интерпретировала и переводила мысли Томаса в действия.
Теперь, когда Томас думает о том, чтобы сжать руку в кулак, электрические сигналы его мозга расшифровывает компьютер и отправляет нужные сигналы на неинвазивные патчи, расположенные на коже над позвоночником и мышцами предплечья. Это заставляет руку совершать нужное движение.
Будущее технологии
Отмечается, что это первый случай, когда мозг, тело и позвоночник связывают электрически, чтобы восстановить парализованному человеку движение и чувствительность.
Ранее использовался подход с одинарным нейронным обходом, который также показал свою эффективность. Для его выполнения в мозг вживляют один или несколько микрочипов, а затем полностью обходят травмированный спинной мозг, сразу активируя целевые мышцы. Однако в таком случае пациент может двигаться, только когда подключён к компьютеру, и зачастую лишь в лабораторных условиях: о возвращении к нормальной жизни речи не шло.
Технология двойного нейронного обхода более прогрессивна. Учёные считают, что она заставит головной мозг, тело и спинной мозг сформировать новые связи в обход повреждённого участка, чтобы пациент со временем восстановил утраченные функции и мог двигаться и чувствовать без подключения к компьютеру.
С момента начала испытаний сила рук Томаса удвоилась, и к его предплечьям и запястьям начала возвращаться чувствительность, даже когда он не подключён к системе. Это даёт надежду, что в будущем он сможет двигать руками и чувствовать прикосновения без посторонней помощи.
В какой-то момент я даже не знал, выживу ли я — и хочу ли этого. А теперь я могу чувствовать, как другой человек держит меня за руку. Это ошеломительно. Единственное, чего я хочу — это помогать другим. Это то, в чём я всегда был хорош. Если когда-нибудь это поможет кому-то ещё даже лучше, чем помогло мне, это всё стоило того.
Кит Томас
доброволец, первым прошедший процедуру двойного нейронного обхода
