BCI-импланты при травме спинного мозга

Продемонстрированы успешные результаты лечения травмы спинного мозга. 26-летний парализованный мужчина, 5 лет тому назад получивший травму спинного мозга, сделал первые шаги, в чем ему помог собственный головой мозг. Результаты испытания опубликованы в журнале Нейроинженерии и Реабилитации (Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation).

Это первый клинический случай, когда человек, который не мог ходить из-за травмы спинного мозга, получил реальные положительные результаты лечения при целенаправленном воздействии на головной мозг неинвазивной компьютерной системы BCI, которая запускала в головном мозге «программу» ходьбы в режиме реального времени. Ученые считают, что BCI-импланты, воздействующие на головной мозг, способны  помочь людям ходить.

Ученые сообщают, что люди с параплегией из-за травмы спинного мозга, стремятся вновь получить возможность ходить, чтобы улучшить качество жизни. 60% пациентов с данными нарушениями сообщают о готовности использовать BCI-имплант, если он поможет им ходить.

До сих пор большинство людей, парализованных в результате травмы спинного мозга, не могут достичь приемлемой мобильности и вынуждены передвигаться на инвалидной коляске или вести малоподвижный образ жизни дома. Это, зачастую, приводит к другим проблемам со здоровьем, включая остеопороз, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания дыхательных путей, пролежни. Эти состояния не только усугубляют страдание пациента, но и ведут к увеличению медицинских расходов по уходу за парализованным человеком.

Настоящее исследование, которое провел доктор З. Ненадич из Университета Калифорния, демонстрирует, что для отдельных пациентов существует возможность использования ресурсов собственного головного мозга, чтобы получить возможность ходить после травмы спинного мозга.

Участник исследования прошел специальное обучение и тестирование в течение 19 недель для подготовки к первой «прогулке». Каждая сессия давала возможность завершить больше тестов, при этом пациент получал больше контроля над телом.

Изначально была нужна ментальная тренировка, чтобы активировать способность головного мозга побуждать тело ходить. Упражнения проводились из положения «сидя». Пациент носил специальный колпак, который помогал снимать электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Датчики считывали мозговые волны и фиксировали, как участник эксперимента учится управлять своим аватаром в виртуальной реальности. Кроме того, участник прошел физическую подготовку, направленную на восстановление и укрепление мышц ног. Далее пациент практиковался в ходьбе, для чего его держали в подвешенном состоянии на высоте 5 см над землей. Такая тактика была нужна, чтобы человек получил возможность свободно перемещать ноги, без необходимости поддерживать свое тело. На 20-ой сессии пациент смог, используя свои навыки и систему ЭЭГ, пройти по земле 3,66 метра.

На пациенте во время испытания была надета система поддержки тела, которая предотвращала падение. Автор научного доклада также сообщил, что пациент мог вести легкую беседу во время «прогулки», которая не ухудшала работоспособность системы. Это показывает, что систему можно контролировать в режиме реального времени.

Уже разработаны и другие системы улучшения мобильности людей, перенесших травмы спинного мозга. Речь идет о экзоскелетах и устройствах функциональной электростимуляции, но они имеют недостатки, в том числе связанные с тем, что ими неудобно пользоваться, т.к. пользователю необходимо полагаться на переключатели, управляемые вручную. Авторы считают, что если разработать систему без недостатков, то это значительно улучшит качество жизни людей, потерявших способность ходить из-за травмы спинного мозга.

Стимуляция мозга с помощью BCI-импланта дает надежду на то, что пациентам с травмами спинного мозга вернется способность совершать произвольные движения нижними конечностями. В результате мозг человека получит интуитивный и прямой контроль над ходьбой с помощью внешнего устройства. В будущем планируется разработка полностью имплантируемых BCI, принцип работы таких систем будет напоминать тот, что существует в природе.

Автор отметил, что положительные испытания неинвазивного (т.е. неимплантированного) устройства, дают основание в будущем рассмотреть возможность применения имплантируемых инвазивных  систем. Ученый надеется, что имплант поможет достичь еще большего уровня контроля, потому что мозговые волны будут отражаться более качественно. Также имплант сможет доставлять ощущения обратно в мозг, это позволит пациенту чувствовать свои ноги.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: