Повреждения спинного мозга в большинстве случаев приводят к параличу ног или всей нижней части тела человека из-за того, что разрывается связь между мозгом и спинным мозгом даже при условии того, что обе упомянутых части нервной системы остаются в полностью функциональном состоянии. И недавно исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), университета Брауна (Brown University), и института Medtronic and Fraunhofer ICT-IMM, Германия, разработали систему, которая позволяет обойти поврежденные участки нервной системы, восстанавливая связь моторного участка головного мозга со спинным мозгом. При этом, вся система работает при помощи беспроводных технологий, а в качестве демонстрации вниманию общественности была представлена специально парализованная обезьяна, которая смогла передвигаться практически своей нормальной походкой.
За последние годы ученые-нейробиологи и медики добились значительных успехов в направлении восстановления подвижности конечностей у парализованных в результате травмы спинного хребта людей. В одних случаях для этого были использованы имплантаты, стимулирующие местные нервные сети спинного мозга. Такая технология не требует прямого подключения к мозгу, а необходимые сигналы управления получаются за счет обработки целого ряда косвенных данных. Этот подход является самым простым, но он позволяет совершать лишь малое количество разновидностей движений, которые являются резкими и не очень точными.
Более высокое качество управления конечностями парализованных людей обеспечивают технологии, требующие прямого подключения имплантата к мозгу человека. Сигналы управления черпаются прямо из соответствующих зон мозга и используются для непосредственной стимуляции мускулов конечностей. Однако, такой подход не очень практичен, так как он требует подключения имплантата к быстродействующему компьютеру через достаточно толстый кабель, торчащий из черепа пациента.
Для решения последней из описанных выше проблем ученые разработали специальный нейросенсор, который связывается с компьютером при помощи беспроводных технологий. Компьютер обрабатывает поступающие данные, выделяет из них соответствующие образы и опять при помощи беспроводных технологий передает их устройству, подключенному прямо к спинному мозгу. Вся эта цепочка организована таким образом, что спинной мозг получает точно такие же сигналы, как и от мозга, говорящие, каким мускулам и с какой силой необходимо «сработать» в данный момент времени.
Вся система была откалибрована путем внедрения соответствующих имплантатов в нервную систему здоровых обезьян. Обработка огромного массива собранной информации позволила ученым выделить необходимые образы мозговой деятельности и соотнести их с командами управления каждым элементом мышечной системы. Затем, имея на руках готовые шаблоны и прочую необходимую информацию, ученые внедрили имплантаты в нервную систему двух макак с повреждениями верхней части хребта. Через некоторое время парализованные обезьяны уже могли двигать задними конечностями, а через месяц они начали ходить, передвигая ногами почти так, как они это делают естественным образом.
Несмотря на то, что исследователям удалось добиться работоспособности беспроводной системы, им предстоит проделать еще массу работы, прежде чем такая система сможет быть использована для восстановления подвижности конечностей у парализованных людей. В настоящее время система обеспечивает только одностороннюю связь и не может передавать сенсорную информацию назад, от спинного к головному мозгу. Именно реализацией обратных связей и планируют заняться ученые в ближайшем будущем.
Источник: