Нейрофизиологи сообщили о том, что экспериментальные коляски и экоскелеты, контролируемые силой мысли, помогли им лучше понять, как функционирует мозг. Автором научной работы стал нейробиолог Мигель Николелис (Miguel Nicolelis). Именно он изготовил экзоскелет, который помог парализованному человеку ударить по мячу на церемонии открытия Чемпионата мира по футболу в Бразилии. Учёный представил новые выводы своей команды Walk Again Project в ходе встречи Общества неврологии.
Примерно 130 тысяч человек во всём мире ежегодно страдают от повреждений спинного мозга. Вот уже больше десятилетия исследователи стремятся помочь таким пациентам, создавая компьютерные интерфейсы, расшифровывающие сигналы мозга. Исследования процессов, протекающих в голове парализованных пациентов, помогают совершенствовать технологии и приводят к новым открытиям.
В будущем мозговой интерфейс может стать своего рода мостом к повреждённым участкам спинного мозга, что приведёт к движению мышц. Может, до широкого использования носимого управляемого силой мысли экзоскелета пока ещё далеко, но уже сейчас такие системы ведут учёных к пониманию нервных механизмов.
Мозговые интерфейсы стали модным словом в технологиях последних лет: так, например, некоторые парализованные пациенты Джона Донохью (John Donoghue) из университета Брауна, который недавно читал Новости о мобильных устройствах, пили кофе и переносили объекты с помощью роботизированных рук-манипуляторов, контролируемых имплантированными в мозг электродами.
В ходе встречи Николелис представил результаты нового исследования с участием двух макак-резусов. Цель его работы отчасти заключалась в том, чтобы выявить наиболее явные сигналы, которые помогут контролировать будущие роботизированные протезы.
Глубоко в мозг животных были имплантированы электроды. Дело в том, что сигналы, идущие из глубин мозга, гораздо лучше считываются устройством, чем те, что получаются с помощью электрических датчиков, закрепляемых на коже черепа пациента.
Животные затем были специально обучены, чтобы управлять инвалидным креслом при помощи силы мысли. Николелис вознаграждал животных виноградом за успешное выполнение заданий.
В ходе другого эксперимента Николелиса восемь парализованных пациентов ходили с помощью роботизированного экзоскелета, который реагирует на мозговые волны пользователя.
Обучение парализованных пациентов ходьбе с помощью экспериментального экзоскелета, как оказалось, может иметь неожиданные положительные последствия для организма. Так, у пациентов Николелиса за год обучения начали наблюдаться улучшения мышечного тонуса, сердечного здоровья и пищеварения.
Самые лучшие показатели были у тех, кто учился ходить с помощью скелетной рамы, оснащённой 15 электродвигателями и управляемой по показателям электроэнцефалограммы.
Любопытно и ещё одно наблюдение группы Николесиса. Из-за паралича люди перестают чувствовать свои нижние конечности. Использование экзоскелета теоретически могло бы вызвать у них чувство тревоги, ведь, по всей видимости, человек должен чувствовать себя висящим в воздухе. Тем не менее, Николелис обнаружил: мозг в данном случае производит фантомное чувство, знакомое людям с ампутированными конечностями.
"Некоторые из наших пациентов говорят, что чувствуют, словно идут по песку, если идут медленно. Потом их темп ускоряется и им кажется, что они находятся на траве. Быстрая ходьба приводит к ощущениям, словно они идут по горячему асфальту, – рассказывает Николелис. – На самом деле, мы обманываем мозг пациентов: он начинает считать, что сам руководит машиной, и люди чувствуют, что двигаются самостоятельно".
Однако, несмотря на постоянное совершенствование интерфейсов, читающих мозговые сигналы, науке предстоит проделать ещё достаточно большие объёмы работы.
