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
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...