Система, которая расшифровывает мозговые сигналы и передает их к датчикам в руке, позволила человеку, парализованному от плеч вниз возвращать движение в руке, согласно первому исследованию, чтобы сообщить о результатах для этой новой технологии, изданной в The Lancet.Хотя только проверенный с одним участником, исследование – важный шаг вперед и первое, чтобы восстановить управляемое мозгом достижение и схватывание в человеке с полным параличом. Технология, которая является только для экспериментального использования в США, обходит, а не восстанавливает повреждения позвоночника, означая, что участник полагается на устройство, внедряемое и включенное, чтобы переместиться.
«Наше исследование на ранней стадии, но мы полагаем, что этот нейропротез мог предложить людям с параличом возможность восстановления функций руки, чтобы выполнить ежедневные действия, предложив им большую независимость», сказали ведущий автор доктор Болу Аджибой, Западный резервный университет Кейза, США. «До сих пор это помогло человеку с тетраплегией достигнуть и схватить, означая, что он мог накормить себя и напиток. С дальнейшим развитием мы полагаем, что технология могла дать более точный контроль, позволив более широкий диапазон действий, которые могли начать преобразовывать жизни людей, живущих с параличом».Повреждения спинного мозга часто вызывают потерю функции мышц и паралича с травмами, поражающими позвоночник в области шеи, обычно вызывающей полный паралич всех четырех конечностей.Предыдущее исследование использовало подобные элементы нейропротеза.
Например, интерфейс мозгового компьютера, связанный с электродами на коже, помог человеку с менее тяжелым параличом открыть и закрыть руку, в то время как другие исследования позволили участникам управлять роботизированной рукой, используя их мозговые сигналы. Однако это первое, чтобы восстановить достижение и схватывание через систему в человеке с хроническим повреждением спинного мозга.В этом исследовании 53-летний человек, который парализовался ниже плеч в течение восьми лет, перенес операцию, чтобы соответствовать нейропротезу.Эта включенная хирургия головного мозга, чтобы поместить датчики в область двигательной зоны коры головного мозга его мозга, ответственного за движение рук – создание интерфейса мозгового компьютера, который учился, для которого инструктировали движения его мозговые сигналы.
Эта начальная стадия заняла четыре месяца и включала обучение, используя руку виртуальной реальности.Он тогда подвергся другой процедуре, помещающей 36 мышц стимулирующие электроды в его плечо и предплечье, включая четыре, который помог восстановить палец и большой палец, запястье, локоть и движения плеча.
Они были переключены в 17 дней после процедуры и начали стимулировать мышцы в течение восьми часов в неделю более чем 18 недель, чтобы улучшить силу, движение и уменьшить усталость мышц.Исследователи тогда телеграфировали интерфейс мозгового компьютера к электрическим стимуляторам в его руке, используя декодер (математический алгоритм), чтобы перевести его мозговые сигналы на команды для электродов в его руке. Электроды стимулировали мышцы, чтобы произвести сокращения, помогая участнику интуитивно закончить движения, о которых он думал. Система также включила поддержку руки, чтобы остановить силу тяжести, просто сбрасывающую его руку.
Во время его обучения участник описал, как он управлял нейропротезом: «Это – вероятно, хорошая вещь, которую я заставляю его переместить, не имея необходимость действительно концентрироваться трудно в нем. Я просто продумываю, и это просто идет».После 12 месяцев установки нейропротезу, участника попросили выполнить ежедневные задачи, включая питье чашки кофе и кормление себя.
В первую очередь, он наблюдал, в то время как его рука закончила действие под контролем компьютера. Во время этого он думал о создании того же самого движения так, чтобы система могла признать соответствующие мозговые сигналы. Эти две системы были тогда связаны, и он смог использовать его, чтобы выпить кофе и подачу сам.Он успешно пил в 11 из 12 попыток, и ему потребовались примерно 20-40 секунд, чтобы выполнить задачу.
Кормя себя, он сделал так многократно – выкапывающий forkfuls еды и проводящий его руку к его рту, чтобы взять несколько укусов.«Хотя аналогичные системы использовались прежде, ни одного из них не было столь же легко принять для ежедневного использования, и они не были в состоянии восстановить и достигающие и схватывающие действия», сказал доктор Аджибой. «Наша система основывается на мышце стимулирующая технология электрода, которая уже доступна и продолжит улучшаться с развитием новых полностью внедренных и беспроводных систем интерфейса мозгового компьютера.
Это могло привести к расширенному исполнению нейропротеза с лучшей скоростью, точностью и контролем».Во время исследования участнику внедряли нейропротез в течение почти двух лет (717 дней), и в это время испытал четыре незначительных, несерьезных неблагоприятных события, которые рассматривали и решили.Несмотря на его успехи, у нейропротеза все еще были некоторые ограничения, включая которые движения сделали использование, это было медленнее и менее точным, чем сделанные использованием виртуальной реальности вооружают участника, используемого для обучения. Используя технологию, участник также должен был наблюдать руку, когда он потерял свое чувство кинестезии – способность интуитивно ощутить положение и движение конечностей – в результате паралича.
Сочиняя в связанном Комментарии, докторе Стиве Перлматтере, в Вашингтонском университете, США, заявили: «Цель футуристическая: парализованный человек думает о перемещении ее руки, как будто ее мозг и мышцы не были разъединены, и внедренная технология беспрепятственно выполняет желаемое движение… Это исследование инновационное как первый отчет человека, выполняющего функциональные, мультисовместные движения парализованной конечности с моторным нейропротезом. Однако это лечение совсем не готово к употреблению возле лаборатории. Движения были грубой и медленной и требуемой непрерывной визуальной обратной связью, как имеет место для большинства доступных интерфейсов мозговой машины и ограничил диапазон из-за использования механизированного устройства, чтобы помочь движениям плеча…
Таким образом исследование – демонстрация доказательства принципа того, что возможно, а не фундаментальный прогресс в нейропротезных понятиях или технологии. Но это – захватывающая демонстрация, тем не менее, и будущее моторного нейропротезирования, чтобы преодолеть паралич более ярко."Исследование финансировалось американскими Национальными Институтами Здоровья и американским Министерством по делам ветеранов.
Это проводилось учеными из Западного резервного университета Кейза, Медицинского центра Министерства по делам ветеранов, Университетских клиник Кливлендский Медицинский центр, Медицинский центр MetroHealth, Университет Брауна, Центральная больница Массачусетса, Медицинская школа Гарварда, Центр Wyss Био и Нейроразработки.