Имплантаты в голове и спинном мозге поставят парализованных на ноги
Более десяти лет Герт-Ян Оскам был парализован ниже пояса. Но вот швейцарские учёные создали имплантаты, которые обеспечивают «цифровой мост» между его головным и спинным мозгом, минуя повреждённые участки и позволяя ему ходить.
Герт-Ян Оскам жил в Китае в 2011 году, когда попал в аварию на мотоцикле, и его парализовало ниже пояса. Теперь, с помощью комбинации устройств, учёные из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) вернули ему контроль над нижней частью тела.
Статью о результатах исследования опубликовали в журнале Nature. Открытие позволило 40-летнему парализованному с многолетней историей болезни стоять, ходить и подниматься по крутому пандусу, правда, с помощью ходунков. Более чем через год после установки имплантата он сохранил эти способности и показал признаки неврологического восстановления: стал передвигаться на костылях, даже когда имплантат отключали.
— Грегуар Куртин, специалист по спинному мозгу из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне.
Джоселин Блох, нейробиолог из Университета Лозанны, которая установила имплантат мистеру Оскаму, добавила, что поначалу для неё это было научной фантастикой, но теперь превратилось в реальность.
За последние десятилетия появилось несколько достижений в технологическом лечении повреждений спинного мозга. Так, в 2016 году группа учёных под руководством доктора Грегуара Куртина смогла восстановить способность ходить у парализованных обезьян. В 2018 году они же разработали способ стимуляции мозга с помощью генераторов электрических импульсов, так что люди с частичным параличом снова ходили и ездили на велосипедах. В 2022 году более продвинутые процедуры стимуляции мозга позволили парализованным плавать, ходить и кататься на велосипеде после одного дня лечения.
Долгие годы пациент Герт-Ян Оскам посещал процедуры стимуляции и даже частично восстановил способность ходить, но затем его прогресс замер. На брифинге для прессы Оскам сказал, что прежние технологии стимуляции оставили у него при попытках передвигаться ощущение чего-то чуждого, некой дистанции между его разумом и телом, как будто раньше стимуляция контролировала его. Но с новым интерфейсом теперь он сам контролирует стимуляцию.
Интерфейс мозг-позвоночник, как назвали его исследователи в EPFL, использовал декодер мыслей с искусственным интеллектом (ИИ), чтобы считывать намерения пациента как электрические сигналы в его мозге и сопоставлять их с движениями мышц. То есть они сохранили принцип естественного движения: от мысли к намерению и действию. Дополнением стал «цифровой мост», связующий повреждённые части позвоночника.
Эндрю Джексон, нейробиолог из Университета Ньюкасла, который не принимал участия в исследовании, отметил, что успех швейцарцев продолжил стирать философскую границу между тем, что такое мозг, и тем, что такое технология. Он добавил, что учёные в этой области десятилетиями теоретизировали о подключении стимуляторов головного и спинного мозга, но вот перед нами первый случай, когда наука достигла такого успеха в реальности.
Для достижения результата исследователи сначала имплантировали электроды в череп и позвоночник Оскама. Затем использовали программу машинного обучения, чтобы наблюдать, какие участки мозга загорались на мониторе, когда парализованный пытался двигать различными частями тела. Дешифратор мыслей помог сопоставить активность определённых электродов с конкретными намерениями: одна и та же конфигурация загоралась всякий раз, когда мистер Оскам пытался пошевелить лодыжками, другая — когда он пытался пошевелить бёдрами.
Затем учёные использовали другой алгоритм для подключения мозгового имплантата к спинному, который настроили на отправку электрических сигналов в разные части тела. Алгоритм смог учесть небольшие изменения в направлении и скорости каждого сокращения и расслабления в мышцах. А поскольку сигналы между мозгом и позвоночником посылались каждые 300 миллисекунд, Оскам мог быстро корректировать свою подвижность.
В течение нескольких месяцев исследователи дорабатывали интерфейс мозг-позвоночник, чтобы он лучше соответствовал ходьбе и стоянию. Походка пациента приобрела более здоровый вид, и он уже мог относительно легко преодолевать ступеньки и пандусы даже спустя несколько месяцев после сеансов лечения. Более того, после года лечения он начал замечать явные улучшения в своих движениях без помощи интерфейса мозг-позвоночник. Исследователи зафиксировали прогресс во время тестов на балансировку и ходьбу.
Теперь Герт-Ян Оскам может передвигаться по своему дому, садиться в машину и выходить из неё, постоять в баре, чтобы выпить. По его словам, впервые спустя годы он чувствует, что контролирует ситуацию.
Исследователи признали несовершенство достигнутого. Более тонкие побуждения в мозге различить трудно. И хотя нынешний интерфейс мозг-позвоночник работает для ходьбы, этого пока нельзя сказать о восстановлении движений верхней части тела. Лечение также инвазивное: требует нескольких операций и многих часов физиотерапии. К тому же разработка не устраняет паралича спинного мозга полностью.
Но есть надежда, что дальнейшие достижения сделают лечение более доступным и эффективным. Доктор Грегуар Куртин мечтает распространить свою технологию по всему миру для всех нуждающихся.
Герт-Ян Оскам жил в Китае в 2011 году, когда попал в аварию на мотоцикле, и его парализовало ниже пояса. Теперь, с помощью комбинации устройств, учёные из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL) вернули ему контроль над нижней частью тела.
Статью о результатах исследования опубликовали в журнале Nature. Открытие позволило 40-летнему парализованному с многолетней историей болезни стоять, ходить и подниматься по крутому пандусу, правда, с помощью ходунков. Более чем через год после установки имплантата он сохранил эти способности и показал признаки неврологического восстановления: стал передвигаться на костылях, даже когда имплантат отключали.
Мы уловили мысли Герт-Яна и воплотили их в стимуляцию спинного мозга для восстановления произвольных движений
— Грегуар Куртин, специалист по спинному мозгу из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне.
Джоселин Блох, нейробиолог из Университета Лозанны, которая установила имплантат мистеру Оскаму, добавила, что поначалу для неё это было научной фантастикой, но теперь превратилось в реальность.
За последние десятилетия появилось несколько достижений в технологическом лечении повреждений спинного мозга. Так, в 2016 году группа учёных под руководством доктора Грегуара Куртина смогла восстановить способность ходить у парализованных обезьян. В 2018 году они же разработали способ стимуляции мозга с помощью генераторов электрических импульсов, так что люди с частичным параличом снова ходили и ездили на велосипедах. В 2022 году более продвинутые процедуры стимуляции мозга позволили парализованным плавать, ходить и кататься на велосипеде после одного дня лечения.
Долгие годы пациент Герт-Ян Оскам посещал процедуры стимуляции и даже частично восстановил способность ходить, но затем его прогресс замер. На брифинге для прессы Оскам сказал, что прежние технологии стимуляции оставили у него при попытках передвигаться ощущение чего-то чуждого, некой дистанции между его разумом и телом, как будто раньше стимуляция контролировала его. Но с новым интерфейсом теперь он сам контролирует стимуляцию.
Интерфейс мозг-позвоночник, как назвали его исследователи в EPFL, использовал декодер мыслей с искусственным интеллектом (ИИ), чтобы считывать намерения пациента как электрические сигналы в его мозге и сопоставлять их с движениями мышц. То есть они сохранили принцип естественного движения: от мысли к намерению и действию. Дополнением стал «цифровой мост», связующий повреждённые части позвоночника.
Эндрю Джексон, нейробиолог из Университета Ньюкасла, который не принимал участия в исследовании, отметил, что успех швейцарцев продолжил стирать философскую границу между тем, что такое мозг, и тем, что такое технология. Он добавил, что учёные в этой области десятилетиями теоретизировали о подключении стимуляторов головного и спинного мозга, но вот перед нами первый случай, когда наука достигла такого успеха в реальности.
Для достижения результата исследователи сначала имплантировали электроды в череп и позвоночник Оскама. Затем использовали программу машинного обучения, чтобы наблюдать, какие участки мозга загорались на мониторе, когда парализованный пытался двигать различными частями тела. Дешифратор мыслей помог сопоставить активность определённых электродов с конкретными намерениями: одна и та же конфигурация загоралась всякий раз, когда мистер Оскам пытался пошевелить лодыжками, другая — когда он пытался пошевелить бёдрами.
Затем учёные использовали другой алгоритм для подключения мозгового имплантата к спинному, который настроили на отправку электрических сигналов в разные части тела. Алгоритм смог учесть небольшие изменения в направлении и скорости каждого сокращения и расслабления в мышцах. А поскольку сигналы между мозгом и позвоночником посылались каждые 300 миллисекунд, Оскам мог быстро корректировать свою подвижность.
В течение нескольких месяцев исследователи дорабатывали интерфейс мозг-позвоночник, чтобы он лучше соответствовал ходьбе и стоянию. Походка пациента приобрела более здоровый вид, и он уже мог относительно легко преодолевать ступеньки и пандусы даже спустя несколько месяцев после сеансов лечения. Более того, после года лечения он начал замечать явные улучшения в своих движениях без помощи интерфейса мозг-позвоночник. Исследователи зафиксировали прогресс во время тестов на балансировку и ходьбу.
Теперь Герт-Ян Оскам может передвигаться по своему дому, садиться в машину и выходить из неё, постоять в баре, чтобы выпить. По его словам, впервые спустя годы он чувствует, что контролирует ситуацию.
Исследователи признали несовершенство достигнутого. Более тонкие побуждения в мозге различить трудно. И хотя нынешний интерфейс мозг-позвоночник работает для ходьбы, этого пока нельзя сказать о восстановлении движений верхней части тела. Лечение также инвазивное: требует нескольких операций и многих часов физиотерапии. К тому же разработка не устраняет паралича спинного мозга полностью.
Но есть надежда, что дальнейшие достижения сделают лечение более доступным и эффективным. Доктор Грегуар Куртин мечтает распространить свою технологию по всему миру для всех нуждающихся.
- Дмитрий Ладыгин
- actu.epfl.ch
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Парадокс Великой Зеленой стены: Китай посадил 78 миллиардов новых деревьев, но климат стал только хуже. Как так вышло?
Ученые назвали причины, почему самый грандиозный экологический проект за всю историю в итоге обернулся головной болью для миллионов китайских граждан...
Меньше трех дней до конца света на орбите: почему программа CRASH Clock бьет тревогу?
Сотрудники Маска уверяют, что у них все под контролем. Но эксперты сравнивают орбиту с карточным домиком. Кто же прав?...
Марс отменяется: три причины, почему российские эксперты ставят крест на Красной планете
Почему пробирка с Марса опаснее любого астероида, как галактические лучи «взрывают» мозг и при чем тут Китай? Честный разбор рисков от Российской академии наук...
Что стоит за таинственными аномалиями в дальневосточной тайге? Продолжаем читать походные дневники военного разведчика и писателя Владимира Арсеньева
Часть вторая: снежная гроза, феномен моретрясения и встреча со «снежным человеком»...
«Не повторяйте наших ошибок!» 100 лет борьбы с лесными пожарами обернулись катастрофой для США
Эксперты рассказали, почему, казалось бы, проверенная тактика только усугубила ситуацию с лесным огнем...
Темная сторона Рима: выяснилось, что Империя веками «выкачивала» здоровье из покоренных народов
Новые находки заставили ученых признать: для простых людей римский «прогресс» был скорее приговором, чем спасением. Но почему же так вышло?...
Встречи с неведомым: завершаем чтение дневников разведчика и писателя Владимира Арсеньева
Часть третья: таинственный огонь в лесу, свет из облаков, призрак в тумане и странный дым на море...
ДНК 4000-летней овцы оказалось ключом к древней тайне, стоившей жизни миллионам
Поразительно, но археологи нашли штамм древней чумы, кошмаривший всю Евразию, в самом таинственном российском городе — Аркаиме. Почему же так получилось?...
Загадочная письменность Б из пещер у Мертвого моря наконец-то расшифрована
Ученые «ломали» древний шифр эпохи Христа более 70 лет, но результат разочаровал многих. Почему?...
Первая «чернокожая британка» оказалась белой: новое исследование заставило историков полностью пересмотреть портрет женщины из Бичи-Хед
Почему ученые так сильно ошиблись с ее внешностью? И стоит ли после этого доверять реконструкциям по ДНК?...
Супертелескоп James Webb только запутал ученых, а планета-«близнец» Земли стала еще загадочнее
Эксперты рассказали, почему самый мощный телескоп в истории не смог разобраться с атмосферой TRAPPIST-1e. Аппарат не виноват. Но тогда кто?...
Новое исследование показало: если бы не этот «российский ген», древние люди вряд ли бы заселили Америку
Ученые рассказали, почему Алтай в ДНК — это главный секрет феноменального здоровья индейцев...
Спутники 20 лет следили за планетой и нашли «климатические хроноаномалии»
Разгадка тайны оказалась неожиданной даже для ученых...