Космопорт "Nefelana"

"До настоящего времени наш пациент Айэн чувствовал себя так, как будто его рука была "чужой". Он не мог управлять ей нормально, если постоянно не смотрел на то, куда и как она движется. Это требует серьезной концентрации внимания и не позволяет одновременно выполнять даже самые простые действия", – прокомментировал успех один из разработчиков, нейрофизиолог из Мемориального института Баттеля (США) Патрик Гэнцер.

Так называемые нейроинтерфейсы представляют собой комбинацию из микрочипов, электродов и компьютерных алгоритмов. Они позволяют подключить к мозгу человека или животных различные киберконечности, искусственные глаза или даже синтетические органы чувств, подобные тепловизорам или рентгеновизорам.

К примеру, в 2012 году ученые впервые подключили к мозгу парализованной женщины искусственную руку. Благодаря этому протезу женщина смогла самостоятельно выпить чашку кофе и выполнить некоторые другие действия. В 2016 году специалисты из американского Университета Дьюка подключили мозг пациента к роботизированной коляске, а год назад они с помощью специального стимулятора спинного мозга вернули человеку способность ходить.

Развитию и применению таких киберконечностей, как отмечает Гэнцер, сейчас мешает то, что их обладатель не может ощущать их движения, когда искусственная нога или рука касается пола, поверхности стола и других препятствий. Как показывают последние опыты нейрофизиологов, тактильные ощущения играют очень важную роль в том, как мозг "учится" управлять своими и кибернетическими конечностями.

Гэнцер и его команда решили эту проблему. На протяжении последних шести лет они работали над созданием нейроинтерфейса, который позволяет напрямую "подключить" руки пациентов к головному мозгу, минуя поврежденные участки позвоночника.

Касание кибернетической руки

В этих экспериментах, как отмечает ученый, участвовал 28-летний молодой человек по имени Айэн Буркхарт. Девять лет назад в результате несчастного случая во время дайвинга он повредил спинной мозг. Ученые вставили в кору мозга пациента специальный чип и набор электродов, после чего попытались подключить к ним искусственную руку.

Изначально эти опыты шли удачно: доброволец успешно освоил киберпротез и научился управлять движением роборуки, выполнять несложные действия. Впоследствии, однако, его прогресс замедлился, что и ученые, и сам Буркхарт связывали с тем, что он не мог ощущать движений конечности.

Пытаясь понять, как можно исправить эту проблему, Гэнцер и его коллеги случайно заметили, что кожа киберруки не совсем потеряла чувствительность. Она продолжала вырабатывать сигналы при прикосновениях и движениях, но они были слишком слабыми, чтобы их мог "заметить" мозг пациента.

Нейрофизиологи проверили, что произойдет, если попытаться усилить этот сигнал с помощью внешних датчиков, микромоторов и электродов. Они порождали вибрации и посылали электрические импульсы определенного типа в кожу пациента в тот момент, когда он касался какого-то предмета или совершал движения.

Как показали последующие опыты, благодаря подобному усовершенствованию Буркхарт практически безошибочно стал узнавать, что он касается какого-то предмета, не глядя на него. Вдобавок из-за этого произвольные движения рукой стали быстрее и точнее, благодаря чему Буркхарту смог ограничивать силу своих движений.

В ближайшее время Гэнцер и его команда планируют создать новую версию подобного киберпротеза, которую можно будет использовать не только в лаборатории, но и в домашней обстановке. Подобные нейроинтерфейсы, как надеются ученые, помогут многим людям вернуть себе возможность самостоятельно вести свою жизнь.