Нейроимпланты, нейроинтерфейсы, восстановление нервных путей


2016. Ученые восстановили функционирование парализованной ноги с помощью нейроимпланта



Ученые из Швейцарской высшей технической школы при поддержке компании Medtronic совершили большой шаг вперед в деле восстановления организма после травмы позвоночника. Сначала они записали паттерны нейросигналов в волокнах спинного мозга, иннервирующих ногу обезьяны. Потом заменили участок этих волокон нейроимплантом с нейростимулятором Medtronic (который имитирует записанные паттерны). Кроме того, в мозг обезьяне имплантировали еще один датчик, передающий возбуждение участка моторной коры мозга на нейростимулятор по беспроводной связи. В итоге, через несколько дней после операции обезьяна довольно неплохо восстановила способность ходить.


2016. Видео: парализованный человек снова может управлять рукой



Очень обидно, когда из-за небольшой травмы в шейном отделе позвоночника все тело (абсолютно здоровое) становится парализованным. Конечно, скоро медики научатся восстанавливать оборванные нервы, а пока они играются с нейроинтерфейсами. Команда разработчиков из университета Огайо создала для полностью парализованного парня систему связи между мозгом и рукой. В мозг имплантировали чип, улавливающий электрические сигналы мыслей. Затем эти сигналы преобразуются компьютером и направляются на матрицу электродов, которые активируют нужные мышцы руки. Сначала систему пришлось обучать: парню показывали на экране различные движения руки и фиксировали, какие области мозга у него при этом активируются.


2016. В Австралии разработали бионический спинной мозг



Для того, чтобы человек мог управлять экзоскелетом или бионическим протезом, как своей собственной конечностью, нужно как-то реализовать BMI-интерфейс (связь между мозгом и электроникой). На сегодняшний день такую связь реализуют с помощью вживления в мозг электродов, которые улавливают мозговые импульсы. Но, конечно, вживление железки в мозг - небезопасно, ведь приходится сверлить череп, повреждать кору мозга с риском занесения инфекции. Группа ученых из Унивеситета Мельбурна предложила другое решение - просунуть чувствительный электрод через вену из области груди аж в кровеносный сосуд в верхней части мозга. При этом не нужно сверлить, и мозг будет защищен от инфицирования гематоэнцефалическим барьером. А электрод сможет улавливать сигналы мозга и передавать их протезу, работая в роли бионического спинного мозга.


2015. Парализованный человек научился ходить с помощью интерфейса мозг-компьютер



Только недавно мы рассказывали о чудо-протезе руки, управляемой непосредственно из мозга, и вот уже сделан новый шаг в развитии данной технологии (причем, в прямом смысле). Ученые Калифорнийского университета смогли восстановить способность ходить у полностью парализованного человека. Управляющие сигналы считываются с его мозга с помощью шапочки, снимающей энцефалограмму и (минуя поврежденный спинной мозг) передаются на компьютер. Компьютер активирует электростимуляторы мышц ног и те сокращают нужные мышцы. Конечно пациенту (парализованному уже 5 лет) пришлось много тренироваться. На первом этапе он научился управлять аватаром в виртуальном пространстве, потом приступил к физическим тренировкам, чтобы нарастить мышцы.


2015. Протез руки интегрировали с мозгом



Мы уже писали о многих инновационных протезах руки, в том числе и о таких, которые позволяют не только управлять бионической рукой, но и чувствовать прикосновения. Но новый протез, созданный в Университете Джона Хопкинса под эгидой DARPA, все же заслуживает отдельного упоминания. Дело в том, что разработчики соединили управляющие провода протеза не с нервами руки или предплечья, а непосредственно с головным мозгом. Для этого пучки электродов были имплантированы в двигательную и сенсорную кору головного мозга человека. В ходе тестирования, пациент (с завязанными глаза) смог идентифицировать прикосновение к каждому пальцу искусственной руки. Таким образом, даже люди с травмами позвоночника, парализованные, в недалеком будущем смогут получить протез или экзоскелет, позволяющий передвигаться, двигать конечностями и ощущать прикосновения.


2015. Видео: парализованный человек управляет робо-рукой и пьет пиво



Ученые из Калифорнийского технологического института иплантировали парализованному мужчине в мозг чип, который позволяет ему управлять роботизированной рукой при помощи силы мысли. Причем, управлять настолько точно, что даже можно выпить пива, не облившись. В отличие от других подобных решений, ученые задействовали заднюю теменную кору, а не секции мозга, которые отвечают за сокращение мышц. Она получает соматосенсорную, зрительную, вестибулярную и слуховую информацию от первичных сенсорных областей, т.е. отвечает не за движение, а за намерение двигаться. При этом человеку нет необходимости представлять само действие, а всего лишь подумать, что он хочет сделать. Именно это, суда по всему, открыло возможность достичь большей плавности по сравнению с аналогичными решениями.


2015. Новый имплантат вернет парализованным способность ходить



Повреждение позвоночника, в результате которого поврежден спинной мозг, до сих пор считалось приговором - человек никогда не сможет ходить (и вообще пользоваться органами, которые расположены ниже разрыва). И конечно, ученые и врачи давно знают, что можно соединить оборванные нервы при помощи искусственных электродов, но до сих пор не могли создать электроды, которые бы не вызывали воспаления и не обрывались бы при движениях. Первыми такой "поверхностный имплантант" (под названием e-Dura) создали в швейцарском институте EPFL в Лозанне. Он гибкий, растягивающийся и вместе с электродами содержит микроканалы для доставки фармакологических препаратов, предотвращающих воспаление. Ученым удалось установить такой имплантант крысе с поврежденным позвоночником, так что она смогла снова ходить.


2014. Видео: новая технология позволяет парализованному человеку управлять рукой



Американская организация Battelle тестирует технологию для восстановления контроля над парализованными частями тела. Их подопытный - Ян - четыре года назад сломал шею, в результате почти все его тело оказалось парализованным. Однако, на видео - он вновь двигает правой рукой. Технология Battelle заключается в имплантации специального чипа (размер чипа меньше горошины) и передатчика в мозг пациента. К руке крепятся электроды, плюс к чипу, закрепленному на голове пациента, прикрепляется кабель, идущий от ПК со специальным софтом, при помощи которого передаются сигналы от мозга к нервам руки. Т.е. управление рукой идет в обход неработающей части нервной системы. Ян после нескольких тренировок смог шевелить пальцами, сжимать руку в кулак, и даже взять в руку ложку, лежавшую на столе.


2014. Чинить спинной мозг или проложить в обход электроды?



Обычно человек, получивший серьезную травму позвоночника обречен всю жизнь оставаться парализованным по одной простой причине - повреждение спинного мозга. Почему-то спинной мозг не восстанавливается, в отличии от нервов периферической нервной системы. Ученые Имперского колледжа Лондона узнали почему. Ему не хватает определенного белка P300/CBP. Они ввели этот белок мышам и у тех спинной мозг частично восстановился. А вот ученые из Чикагского Северозападного Университета решили не цацкаться со спинным мозгом, а соединить конечности с головным мозгом напрямую - посредством электродов. Свои опыты они пока проводят на обезьянах, и весьма успешно. Они заморозили нервы, идущие к руке и проложили электроды от головного мозга к мышцам руки. В результате обезьянка может закидывать мячик в колечко с помощью силы мысли и нескольких проводов.


2009. Синтезатор речи для парализованных людей подключили прямо к мозгу



Некоторые болезни нервной системы и головного мозга (например, БАС) лишают человека возможности не только двигаться, но и говорить. Для помощи таким пациентам разрабатываются технологии считывания сигналов мозга. Правда, до сих пор эти попытки были направлены на простейшее управление курсором на экране (вверх, вниз, влево, вправо). А вот американский стартап Neural Signals решил пойти значительно дальше и попробовать подключить к мозгу синтезатор речи. Для этого они имплантировали в мозг добровольца приемопередатчик, электроды которого подсоединены к определенным точкам в коре мозга. Синтезатор срабатывает за 50 миллисекунд, а это время, за которое у здорового человека сигнал из командной моторной коры добирается до языка и гортани, которые начинают действовать. Таким образом, ключевой особенностью опыта является обратная связь на слух – человек пытается говорить и тут же слышит звуки, на ходу корректируя свои попытки. Пока доброволец научился воспроизводить простейшие звуки. В будущем создатели прибора намерены увеличить число контактов до 32. Тогда пациенту станет доступной вся палитра звуков.