Мозговые импланты вернули парализованному человеку подвижность рук и осязание

Прорыв в нейротехнологиях

Американские ученые из Института медицинских исследований Файнштейна совершили важное открытие, вернув подвижность рук парализованному 42-летнему Киту Томасу с помощью мозговых имплантов. Результаты клинического исследования, опубликованные в журнале Nature Medicine, показывают, что технология двойного нейронного обхода позволяет не только инициировать движения, но и возвращать тактильные ощущения.

Технология двойного нейронного обхода

Разработчики создали систему, которую назвали двойным нейронным обходом (dual neural bypass). Она считывает сигналы мозга, связанные с намерением совершить движение в моторной зоне (M1), а затем передает команды обратно в тело через два направления: стимулирует спинной мозг для активации мышц и воздействует на первичную соматосенсорную кору — область мозга, отвечающую за восприятие прикосновений.

Для реализации системы пациенту Киту Томасу были установлены два мозговых импланта с пятью массивами электродов в ходе 15-часовой хирургической операции. На кожу верхних конечностей пациента также были наложены датчики, позволяющие преобразовывать сигналы головного мозга в движения рук. Алгоритмы машинного обучения помогли откалибровать систему, стимулирующую мышцы пациента электрическим током по сигналам мозга.

История пациента

Кит Томас, житель штата Нью-Йорк, потерял управление всеми четырьмя конечностями после травмы шеи в июле 2020 года, когда неудачно нырнул в бассейн. После ДТП он очнулся в больнице и обнаружил, что не может пошевелиться. В октябре 2021 года Томас согласился принять участие в трехлетнем клиническом испытании.

Результаты лечения

Через 35 недель после операции у пациента произошло значительное улучшение. Сила правой руки Томаса возросла на 86%, левой — на 62%. Если в начале испытаний он не мог поднять руки, то теперь способен самостоятельно почесать нос и вытереть лицо одной рукой, а другой — держать еду.

Помимо улучшения моторики, пациент смог восстановить осязание. С помощью методики кортикального зеркалирования исследователи записывали активность мозга Томаса, пока он представлял прикосновения, а затем стимулировали сенсорные зоны теми же паттернами. После 25 недель терапии у пациента восстановилось ощущение в области запястья, которое сохранялось более двух месяцев после прекращения стимуляции.

Томас смог почувствовать руку своей сестры и шерсть собаки. Система позволила ему открывать и закрывать ладонь, пить из чашки, самостоятельно есть и контролировать силу захвата при работе с хрупкими предметами, такими как яичная скорлупа.

Долгосрочный эффект

Исследователи отметили, что способность распознавать намерения движения сохранялась более пяти месяцев без дополнительного обучения. Более того, часть эффекта сохранялась даже после отключения устройства, что указывает на возможное влияние технологии не только на управление движениями, но и на процессы восстановления нервной системы.

Авторы считают, что такой подход в будущем может помочь людям с тяжелыми травмами спинного мозга восстановить полезные движения и часть чувствительности. Однако технология пока испытана только на одном человеке, поэтому необходимы более масштабные исследования с участием пациентов с разными типами повреждений.

Перспективы развития

Дальнейшее развитие нейропротезов может привести к созданию устройств, которые будут не только заменять утраченные связи между мозгом и телом, но и помогать нервной системе заново формировать эти связи. Экспериментальные результаты демонстрируют не только невероятный потенциал нейроинтерфейсов, но и необходимость дальнейших исследований для внедрения подобных технологий в повседневную жизнь.