Мозговой имплантат впервые позволил парализованному человеку управлять рукой

Почти шесть лет назад 19-летний первокурсник колледжа Иан Беркхарт (Ian Burkhart) неудачно нырнул в море и по несчастному стечению обстоятельств сломал шею о песчаное дно. Он оказался полностью парализован, потерял способность управлять руками и ногами. Такие травмы всегда считались неизлечимыми. До вчерашнего дня.

13 апреля 2016 года специалисты из университета штата Огайо объявили, что им удалось восстановить частичный контроль над кистью правой руки и пальцами Беркхарта. Для лечения применили экспериментальную кибернетическую технологию: имплантированный в мозг чип напрямую по проводам посылает сигналы мускулам, в обход спинного мозга. Это первый в истории медицины случай восстановления контроля над кистью у пациента с квадриплегией.

Имплантат через компьютерный интерфейс подключается к рукаву со 130 электродами на руке. В течение двух лет после внедрения микросхемы Иан тренировался фокусировать свои мысли, наблюдая результаты на экране компьютера в лаборатории. В итоге, тренировка принесла успех.

Конечно, управление кистью и пальцами сильно ограничивает арсенал движений. Иан парализован ниже груди, сохранил частичное управление только плечами и бицепсами. Теперь же он получил возможность нажимать на кнопки, играть в компьютерные игры, совершать многие другие действия.

Парализованный человек играет в Guitar Hero

Операцию на мозге осуществили в 2014 году. Предварительно была проведена томография, чтобы определить конкретный участок, который отвечает за движения конечностей в моторной коре в области передней центральной извилины левого полушария (чуть выше уха). Во время операции эта зону тщательно тестировали, чтобы уточнить место для имплантата.

«Мы потратили полтора часа, определяя точное место», — сказал Али Резаи (Ali Rezai), хирург и директор центра нейромодуляции при университете штата Огайо.

В это место поместили чип с 96 контактами (микроэлектродами), которые регистрируют активность нейронов.

После операции и восстановления начались многочисленные тренировки. Программное обеспечение для обработки сигнала мозга создали учёные из некоммерческого института Battelle Memorial Institute. После каждой сессии обучения программу откалибровывали, потому что сигнал значительно изменялся от тренировки к тренировке.

Иан Беркхарт говорит, что тренировки были изматывающими. «Аватар» на компьютерном экране (3D-модель руки) заставлял его пробовать различные типы движений.

Сигнал передавался на рукав со 130 электродами. «Приходилось очень-очень сильно концентрироваться просто чтобы сделать вещи, которые раньше делал вообще не задумываясь, — говорит Иан. — Но это как спорт, ты пробуешь ещё и ещё, и постепенно становится легче». Первые результаты появились через несколько месяцев, тогда он впервые смог двигать кистью сам, без помощи аватара.

После года тренировки он уже мог взять бутылку, налить содержимое в кружку, взять пальцами трубочку и пить.

В конце концов, по американской медицинской классификации, его инвалидность могли бы переквалифицировать со степени С5 до менее тяжёлой С7.

К сожалению, финансирование научного проекта заканчивается в этом году, скоро Беркхард вернётся домой, где вернётся к прежней жизни практически полностью парализованного инвалида. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature (doi:10.1038/nature.2016.19749).