BrainGate, исследовательская технология, разрабатываемая для обнаружения сигналов мозга и позволяющая людям с параличом использовать эти сигналы для управления вспомогательными устройствами, вот-вот начнет второе, более крупное клиническое испытание. Система основана на исследованиях в области нейробиологии, инженерии и информатики в Университете Брауна.
Пилотное клиническое испытание BrainGate2 проходит в Массачусетской больнице общего профиля (MGH) в тесном сотрудничестве с междисциплинарной группой исследователей из MGH и Университета Брауна. Исследование было одобрено институциональным наблюдательным советом MGH для начала набора участников. Испытание расширяет предыдущие исследования безопасности и технико-экономического обоснования системы нейронного интерфейса BrainGate, которая состоит из имплантированного детского датчика мозга размером с аспирин, который считывает сигналы мозга, и компьютерной технологии, которая интерпретирует эти сигналы. Нейронная система BrainGate может позволить людям с параличом управлять вспомогательными устройствами.
Новое клиническое испытание является частью более масштабного исследования BrainGate, конечная цель которого – помочь пациентам с травмой спинного мозга, инсультом, мышечной дистрофией, боковым амиотрофическим склерозом (БАС) или потерей конечностей превратить свои мысли в действия, восстанавливая независимость, мобильность и общение. Работа, проводимая на сегодняшний день с участниками испытания BrainGate, посвящена изучению их способности управлять конечностями роботов, работать с компьютерным программным обеспечением и управлять инвалидной коляской. Новое исследование поможет продвинуть пилотную систему. (См. Также временную шкалу BrainGate.)
BrainGate основан на исследованиях и технологиях, разработанных в лаборатории Джона Донохью, профессора нейробиологии Генри Мерритта Ристона в Брауне и директора Браунского института мозговых наук. Арто Нурмикко, профессор инженерных наук, и Майкл Блэк, профессор компьютерных наук, также являются ключевыми партнерами по исследованиям в этой команде. Более десятка студентов и аспирантов Брауна помогли продвинуть исследования и технологии.
Исследованием руководят два преподавателя Брауна: Донохью и д-р. Ли Хохберг, адъюнкт-профессор инженерии в Brown и невролог по сосудистой и реанимации в MGH, Brigham and Women’s Hospital и Spaulding Regency Hospital. Хохберг также связан с Гарвардской медицинской школой и Медицинским центром VA в Провиденсе.
Новое испытание проходит во время многообещающих исследований в области нейротехнологий. "Мы вступаем в новую эру нейротехнологий. Наше фундаментальное понимание нервной системы в сочетании с достижениями в области инженерии может помочь людям с травмами и заболеваниями головного и спинного мозга," Донохью сказал.
"Мы работаем над разработкой и тестированием новых технологий, которые, как мы надеемся, помогут пациентам с тяжелыми заболеваниями, ограничивающими их способность двигаться или говорить," Хохберг сказал. "Цель нашего исследования – использовать сигналы мозга, которые обычно сопровождают движение, и преобразовать эти сигналы в действия на компьютере, такие как перемещение курсора на экране или движение робота или протеза конечности."
Предыдущее клиническое испытание, проведенное Cyberkinetics Neurotechnology Systems Inc., вместе с исследователями из MGH и Brown продемонстрировали, что нейронные сигналы, связанные с намерением переместить конечность, могут быть "расшифрованный" компьютером в режиме реального времени и используется для управления внешними устройствами. Система нейронного интерфейса BrainGate включает в себя датчик, расположенный в части мозга участника исследования, называемой моторной корой. Во время более ранних исследовательских сессий компьютер был подключен к датчику через подставку на голове участника, что позволяло участникам управлять компьютерным курсором, просто думая о движении своей собственной парализованной руки.
"С помощью первых участников исследования BrainGate мы узнали невероятное количество не только о том, как моторная кора продолжает работать после парализующей болезни или травмы, но и о том, как использовать эти мощные внутрикортикальные сигналы для управления компьютерами и другими вспомогательными устройствами," Хохберг сказал.
По финансовым причинам Cyberkinetics прекратила финансирование исследования и вышла из исследования. Cyberkinetics была запущена в 2001 году на основе исследований и технологий, разработанных в лаборатории Донохью.
Клинические исследования продолжаются в рамках этой междисциплинарной, мультиинституциональной работы. Новое академическое приложение для исключения исследовательских устройств (IDE) – BrainGate2 – было разработано в 2008 году для продолжения исследований, ранее опубликованных в рецензируемых журналах. Хохберг будет руководить клиническими испытаниями BrainGate2 через MGH в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Брауна и Медицинского центра Providence VA.
Испытания BrainGate2 будут расширять предыдущие исследования, оттачивая аппаратное и программное обеспечение, которое декодирует сигналы мозга, используемые для перемещения курсора по экрану. IDE является частью более крупной исследовательской работы, цели которой включают развитие возможностей «укажи и щелкни» на экране компьютера, управление протезом конечности или роботизированной руки, управление функциональной электрической стимуляцией (FES) нервов, отключенных от мозга из-за к параличу, и дальнейшее расширение нейробиологии, лежащей в основе области внутрикортикальной нейротехнологии. Исследование сосредоточено не только на способности работать с компьютером, но и на помощи людям с БАС, травмой спинного мозга и инсультом ствола мозга в управлении окружающей средой.
"Ожидается, что благодаря непрерывной разработке и тестированию эти технологии в конечном итоге помогут улучшить коммуникацию, мобильность и независимость людей с тяжелым параличом," Хохберг сказал.
У людей с этими типами паралича есть как минимум две общие характеристики: мозг, способный управлять движением, и тело, которое не реагирует. Помимо текущего клинического испытания, конечная цель исследования BrainGate – предоставить новый путь для сигналов мозга для управления внешними устройствами, такими как компьютеры или даже собственными конечностями, которые были "отключен" из головного мозга из-за паралича или потери конечности.
Источник: Brown University (новости: в сети)