Ежегодно от 250 до 500 тысяч людей во всём мире получают травмы спинного мозга, которые могут привести к частичному или полному параличу тела ниже места повреждения.
Для помощи таким пациентам на вооружении у медиков уже есть функциональная электрическая стимуляция (FES), которая побуждает к работе нервы в парализованных частях тела. Но этот метод предполагает, что иннервация мышц происходит после нажатия кнопки, что неосуществимо для людей, у которых парализованы ещё и руки.
Специалисты из Калифорнийского университета в Ирвине (UCI) во главе с Зораном Ненадиком (Zoran Nenadic) разработали интерфейс мозг-компьютер, который активирует нервы без использования каких-либо кнопок самим пациентом.
В основу принципа работы нового устройства легло стандартное электроэнцелографическое исследование. Учёные использовали шапку с электродами, которая фиксирует мозговую активность в процессе размышления пациента о ходьбе или о стоянии на одном месте. Сигналы поступают в компьютер, откуда после обработки возвращаются в тело человека, включая или выключая электроды FES, закреплённые на его голенях.
"Даже после нескольких лет паралича мозг всё ещё может генерировать надёжные сигналы, которые могут быть пущены в ход для возобновления ходьбы, — рассказывает доктор Ненадик в пресс-релизе университета. — Мы показали, что можно вернуть способность ходить после травмы спинного мозга. Такая неинвазивная система мышечной стимуляции является перспективным методом и свидетельствует о серьёзном продвижении вперёд управляемых мозгом систем, использующих комбинацию виртуальной реальности и роботизированных экзоскелетов".
Первым добровольцем стал 26-летний мужчина, страдавший параличом нижних конечностей на протяжении 5 лет. Прежде чем приступить к реальным испытаниям, пациент провёл несколько месяцев в виртуальных тренировках, в начале которых ему удавалось контролировать включение и выключение мышечной стимуляции на протяжении 70% отведённого времени. Кроме этого, мужчина занимался укреплением мышц своих ног.
На следующем этапе пациент пробовал управлять системой в подвешенном над полом состоянии. В таком положении у него не было необходимости удерживать себя в вертикальном положении, и можно было сконцентрироваться только на движениях ног.
Наконец, испытуемому разрешили сделать первые шаги. Пациент, предохраняемый от падения системой поддержки, преодолел 1,8 метра, потом отдохнул 30 секунд и дошёл до отметки в 3,6 метра. После нескольких тренировок мужчина смог проделать этот маршрут шесть раз подряд. При этом он уже не нуждался в услугах предохраняющей от падения системы и контролировал своё передвижение на 99%.
Сейчас разработчики задумываются о том, как имплантировать электроды, считывающие сигналы мозга, в его поверхность. В этом случае устройство будет работать ещё точнее и сможет подарить парализованным людям столь желанную радость движения. Более того, имплантация даст возможность возвращать обработанные сигналы не только в мышцы, но и обратно в мозг, что позволит пациентам снова чувствовать свои ноги.
Более подробно с результатами важного исследования можно ознакомиться, прочитав статью, опубликованную в журнале Neuro Engineering & Rehabilitation.
