Спинномозговые имплантаты сделали из обезьяны аватара

Повреждения спинного мозга грозят параличом, более или менее обширным, и до сих пор нет достаточно эффективного средства, которое позволило бы, например, восстановить подвижность конечностей: приходится полагаться на везение, каждый раз надеясь, что повреждения не слишком серьёзны. Джеймс Кэмерон в своём «Аватаре» придумал своеобразный способ избавления героя от инвалидной коляски, поместив его сознание в аватар — тело инопланетянина.

И это можно было бы считать недостижимой фантастикой, если бы не работа исследователей из Корнеллского и Гарвардского университетов (оба — США), которым удалось сделать нечто похожее для обезьян.

В экспериментах Зива Уильямса (Ziv Williams) и его коллег двум обезьянам вживляли электроды: одной — в головной мозг, другой — в спинной. Обезьяна, у которой электроды были в спинном мозге, служила аватаром; её обработали так, чтобы она утратила контроль над собственным телом. Рука аватара лежала на джойстике, которым можно было двигать по экрану курсор, сам же экран находился перед управляющим животным, у которого электроды были введены в мозг.

Паралич не означает, что двигательные нейроны в мозге перестают работать: индивидуум всё равно представляет какие-то движения, и нервные клетки посылают соответствующие сигналы. Другое дело, что эти сигналы не могут пройти по повреждённому спинному мозгу. Однако можно проложить обходной путь и передать импульсы из мозга на те спинномозговые нейроны, которые лежат после участка повреждения. С обезьянами как раз попытались воссоздать такую ситуацию, только передачу импульса осуществляли между разными особями. Так, по словам учёных, можно было наиболее полно воссоздать картину паралича, когда между головным мозгом и конечностью нет никакого сообщения, — что невозможно при экспериментальном временном параличе.

Для того чтобы передать сигнал от головного мозга, его нужно дешифровать, а потом вручить спинномозговым нейронам. Нейроны коры посылают мышцам множество импульсов, на подробный анализ которых может уйти много времени и сил, но исследователи и не ставили себе целью точно сопоставить нейронный импульс и его кинетический эффект, проявляющийся в том или ином мышечном сокращении. Движение руки аватара происходило не из суммирования элементарных инструкций, а ввиду появления цели, которой нужно достичь благодаря движению.

То есть учёные концентрировались на тех импульсах, которые направляли конечность к определённой цели. Проще говоря, расшифровывали не движение, а намерение.

И им сопутствовал успех: как пишут исследователи в Nature Communications, обезьяна-контролёр смогла двигать рукой обезьяны-аватара и гонять курсор по экрану так, чтобы получить вознаграждение. Движения происходили в одной плоскости, однако, надо думать, возможность манипуляции конечностью аватара во всех направлениях — это лишь вопрос времени. (Авторы работы, кстати, не скрывают, что вдохновлялись в том числе и известным кинофильмом Кэмерона.) И такие аватары, конечно же, лишь переходный этап: в перспективе эту технологию можно будет реализовать, так сказать, в пределах одного тела, чтобы мозг парализованного человека снова смог управлять его же конечностями.

Стоит также заметить, что это не первая работа по передаче мыслей с помощью нейроэлектронных приспособлений. Почти год назад мы сообщали об экспериментах исследовательской группы Мигеля Николелиса, которому вместе с коллегами удалось наладить сообщение между мозгами двух крыс, причём одна из них выполняла то, о чём думала другая. Среди других известных экспериментов г-на Николелиса и его сотрудников можно упомянуть работу по передаче мысли обезьяны на искусственную руку, чтобы заставить её двигаться. Словом, вышеописанные результаты экспериментов по передаче «мыслей» между головным и спинным мозгом опираются на весьма обширные наработки.

Подготовлено по материалам Корнеллского университета. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.