Реанімація паралізованого і таємниці роботи мозку (ВІДЕО)

Реанімація паралізованого і таємниці роботи мозку (ВІДЕО) ІМПЛАНТАТ

  1 28 6 03 Photo Patient 01-copy 1
Єн Буркгардт рухає правою рукою. У його мозок вживили спеціальний імплантат, який передає сиґнали на комп’ютер, звідки вони надходять на гнучку накладку на руці, що стимулює м’язи

Двадцятичотирирічний американець Єн Буркгардт з Дубліна (Огайо), усі чотири кінцівки якого паралізовані, став першою людиною, якій вживили спеціальний імплантат, що надсилає сиґнали від мозку до м’язів, дозволяючи відновити деяку рухомість у правій руці та зап’ястку. Цей випадок має ще й важливе теоретичне значення, адже проливає світло на те, як мозок реагує на травми й відновлюється після них.

Чіп пацієнтові імплантували ще два роки тому. Увесь той час команда дослідників на чолі з Чедом Бутоном з Інституту медичних досліджень ім. Файнштейна у Менгесеті (штат Нью-Йорк) стежила за ним, а результати спостережень було опубліковано 13 квітня цього року в журналі Nature.

З попередніх досліджень відомо, що внаслідок пошкоджень спинного мозку головний мозок реорганізує свої зв’язки. Але тепер науковці знають, що ця реорганізація є меншою, ніж раніше вважали. «Це вселяє надію і суттєво збільшує шанси на те, що в мозку залишаються старі нервові мережі, які можна використати, щоб потенційно знову поставити на ноги паралізовану людину», — стверджує Чед Бутон. У попередніх дослідженнях на приматах науковці навчились обходити пошкоджені ділянки мозку, а в дослідженнях на людях мозкові сиґнали закодовували й використовували, щоб урухомити роботизований протез руки. А це перший випадок, коли паралізованій людині повернули рухомість у її власній частині тіла.

Єн Буркгардт паралізований нижче плечей, однак він може рухати плечима і трохи ліктем. Параліч стався, коли 19-річний юнаком він зламав шию, пірнаючи в хвилі. Невдовзі його родина дізналась, що на відстані лише 25 хвилин їзди від їхнього дому дослідники в Університеті штату Огайо розробляють технологію реанімації паралізованих, тож Єн вирішив стати добровольцем і погодився на імплантацію мікрочіпа.

Чед Бутон зробив фМРТ (функціональну магнітно-резонансну томограму) мозку Буркгардта у той момент, коли його попросили імітувати в думці, наче він маніпулює своєю рукою. Це дало змогу ідентифікувати конкретну ділянку моторної кори — ділянки мозку, яка контролює рухи, — пов’язану з цією частиною тіла. Згодом Буркгардту вживили імплантат — гнучкий чіп, який детектує спеціальний електричний сиґнал, що виникає в його мозку, коли він думає про те, як рухає рукою, і передає цей сиґнал через кабель на комп’ютер в лабораторії. Відтак алгоритми машинного навчання транслюють цей сиґнал у вигляді електричних меседжів на гнучкий рукав, який огортає Єнове праве передпліччя і стимулює його м’язи. «Першого ж дня, коли ми під’єднали цей пристрій, я вже міг розтуляти і стуляти свою долоню», — каже пацієнт.

Відтоді Єн Буркгардт тричі на тиждень відвідував тренувальні секції, що суттєво розширило спектр рухів, які він може робити. Під цей момент він вже може здійснювати ізольовані рухи пальцями й виконувати шість різних рухів зап’ястком та рукою, які дозволяють йому взяти склянку води і навіть грати у відеогру, що імітує гру на гітарі.

Окрім практичних результатів, дослідження важливе ще й тим, що трохи піднімає завісу над низкою аспектів роботи мозку. Це, зокрема, стосується того, як мозок пристосовується до нових ситуацій. «Виглядає на те, що навіть через кілька років після травми, протягом яких нервові мережі, що відповідають за рух, були неактивні, вони все ще зберігаються в мозку і не перебирають інших функцій», — каже дослідник Ендрю Джексон з Університету Нью-Касла (Велика британія), який розробляє нервовий протез, щоб подолати травму спинного мозку.

Важливо й те, що здатність Буркгардта втримувати об’єкти, водночас рухаючи ними, за час спостереження за ним поступово поліпшилася, і це пов’язують з суттєвими змінами в роботі мозку. Розроблені командою Бутона алгоритми реєструють такі зміни в роботі мозку і пристосовуються до них, ефективно навчаючись разом з пацієнтом і тонко координуючи його рухи.

Ця технологія, однак, пов’язана з суттєвими обмеженнями. По-перше, її можна використовувати тільки в лабораторії і треба спеціально налаштовувати перед кожним сеансом. «Цей процес потребує часу й технічно досить складний. Нам потрібні нервові інтерфейси, які були б достатньо стабільними для щоденного вжитку й не потребували налаштування перед кожним сеансом», — каже Ендрю Джексон. По-друге, Буркгардт не може відчувати об’єкти, якими маніпулює. Якби між рукою та мозком існував сенсорний «фідбек», то він міг би ефективніше налаштовувати силу свого хапання, а також брати об’єкти, яких він не бачить.

Поки що не зовсім зрозуміло, чи технологія працюватиме в людей, які не мають характерних залишкових рухів в лікті та плечі, які є в Буркгардта, або в людей, чиї м’язи постійно напружені, що є порівняно поширеним явищем. «Те, що ми можемо викликати скорочення м’язів під дією мозкових сиґналів, повертаючи рухомість знерухомленим людям, — це чудово. Але на даний момент ми говоримо про технологію, від якої, на жаль, в близькому майбутньому матимуть користь ще дуже мало людей», — каже Елізабет Тайлер-Кабара, очільниця Лабораторії підсилення нервових сиґналів при Піттсбурзькому університеті.

Лінда Ґеддес

Linda Geddes
First paralysed person to be ‘reanimated’ offers neuroscience insights
Nature, 13/04/2016
Зреферував Євген Ланюк


Збруч

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*