Новый управляемый силой мысли протез позволяет двигать отдельными пальцами

Медики и биоинженеры из Университета Джона Хопкинса сообщили, что научили человека мысленно управлять протезом руки так, что он даже смог пошевелить конкретными пальцами. Концепция в будущем поможет полностью восстановить функцию рук тем пациентам, что потеряли конечность в результате травмы или болезни.

Испытуемым в эксперименте, однако, стал человек, не лишённый руки – пациент страдал от эпилепсии, а для мониторинга его состояния и определения первопричин приступов в его мозг было имплантировано устройство с электродами, отображающее связь между мыслями и действиями.

В голове пациента был установлен массив из 128 электродных датчиков (они разместились на одном прямоугольном листе плёнки размером с кредитную карту). Каждый датчик измерял активность участка мозговой ткани диаметром в один миллиметр.

Сигналы, получаемые устройством, использовались для управления модульным протезом конечности, разработанным лабораторией прикладной физики. Перед подключением к протезу исследователи отслеживали, какие конкретные области мозга отвечали за перемещение каждого из пальцев, а затем программировали протез согласно этой информации.

"Мы полагаем, что это первый случай, когда человек с помощью управляемого сознанием протеза немедленно осуществил некоторые движения без какой-либо предварительной подготовки, – комментирует ведущий автор исследования профессор неврологии Натан Крон (Nathan Crone). – Эта технология выходит за рамки уже существующих протезов, в которых пальцы всё ещё действуют в качестве единого блока и могут осуществлять лишь такой тип захвата, который используется для захвата теннисного мяча".



Помимо всего прочего, исследователи также измерили электрическую активность мозга, задействованную в тактильной чувствительности. Для этого руки пациента одели в перчатки с маленькими вибрирующими зуммерами на кончиках пальцев. Исследователи измеряли электрическую активность в головном мозге при воздействии на каждый из пальцев.

После сбора моторных и сенсорных данных, учёные запрограммировали протез для перемещения соответствующих пальцев на основании того, какая часть мозга была активна. Пациента просили подумать о том, как он движет каждым из пальцев в отдельности. Электрическая активность, которая генерировалась в мозге, позволила пальцам двигаться с высокой точностью.

Первоначально контроль конечностей составлял около 76%, однако, после того как исследователи соединили данные о мизинце и безымянном пальце (так как участки мозга при их шевелении частично перекрываются), точность повысилась до 88%.

Крон предупредил, что применение этой технологии на практике людьми с отсутствующими конечностями может занять много лет, да и сами протезы будут дорогостоящими и требующими индивидуальной настройки. Однако такая возможность в любом случае лучше чем её отсутствие.

Достижение было описано в издании Journal of Neural Engineering.