Микрочип, связывающий мозг и тело, помогает парализованному мужчине восстановить движение в руке

Microchip restores movement in paralyzed man's hand by connecting brain and body

Поделиться на Pinterest
Ученые смогли восстановить ощущения и движение у мужчины с параличом. MirageC/Getty Images
  • Исследователи из Northwell Health помогли восстановить ощущения и движение в руке и руке мужчины с параличом.
  • В рамках революционного исследования им были имплантированы микрочипы в мозг мужчины, и использовались искусственный интеллект (ИИ) для восстановления связей между его мозгом, спинным мозгом и телом.
  • Мужчина также получил устойчивые улучшения в запястье и руке вне лаборатории.
  • Исследователи ожидают, что технология лечения, основанная на мысленном управлении, поможет людям с параличом “жить полнее и независимее”.

Здоровые эксперты давно считают, что серьезная травма спинного мозга наносит неисправимый вред функции центральной нервной системы. Однако исследователи из Northwell Health в Нью-Йорке поставили под сомнение это предположение с помощью революционного прорыва.

В марте 2023 года исследователи по биоэлектрической медицине, хирурги и инженеры из Feinstein Institutes for Medical Research Northwell успешно позволили мужчине двигаться и ощущать с помощью парализованной руки и руки.

В своем новаторском клиническом исследовании команда провела 15-часовую операцию с открытым мозгом для восстановления связи между телом и мозгом Кита Томаса из Массапекуа, который живет с параличом с 2020 года.

Коллеги из Northwell Health разработали алгоритмы искусственного интеллекта, импланты в мозге и инновационные технологии стимуляции для создания первого вида “двойного нейрального обхода”. Этот обход образует электронный “мост”, который облегчает поток информации по всему телу, спинному мозгу и мозгу участника.

Чад Бутон, профессор Института биоэлектронной медицины при Feinstein Institutes, разработал эту технологию и был главным исследователем испытания.

“Это первый случай, когда мозг, тело и спинной мозг были электронно соединены в парализованном человеке для восстановления движения и ощущения”. – проф. Чад Бутон

Восстановление устойчивого движения

В 2022 году европейские исследователи выявили нейроны, связанные с ходьбой. Они успешно помогли девяти людям улучшить или вернуть свою способность ходить.

Однако участникам приходилось поддерживаться роботизированным интерфейсом.

Профессор Бутон также использовал единственный нейральный обход в предыдущих исследованиях, чтобы помочь людям двигать парализованные конечности своими мыслями. Этот подход работал только с компьютером и не мог восстановить ощущения и движение или способствовать долгосрочному выздоровлению.

В июле 2020 года авария при прыжке в воду причинила повреждение уровней C4 и C5 позвонков Томаса. Томас потерял ощущение и движение в области груди и ниже.

Целью настоящего клинического исследования было восстановить устойчивое физическое движение за пределами лаборатории. Исследователи также надеялись помочь субъекту восстановить чувство осязания.

Картирование центров движения мозга

Доктор Адам Штайн, председатель физической медицины и реабилитации в Northwell Health, сотрудничал с клиницистами и исследователями Feinstein Institutes, чтобы определить мозг Томаса.

Они использовали функциональные МРТ, чтобы помочь определить области, отвечающие за движение руки и ощущение осязания в руке субъекта. МРТ также помогли исследователям определить место вставки моторных и сенсорных электродов.

Мозговая операция с обратной связью в реальном времени

Собрав эту критическую информацию, хирургическая команда провела интенсивную 15-часовую операцию в North Shore University Hospital в Манхассете, Нью-Йорк.

В некоторых моментах Томас был при сознании и мог рассказать врачам, какие ощущения он испытывает в руках.

Доктор Ашеш Мехта, один из ведущих хирургов процедуры, профессор Института биоэлектронной медицины при Feinstein Institutes и директор Лаборатории человеческого мозга в Northwell, сказал:

“Поскольку у нас были изображения Кита и он говорил с нами во время некоторых частей своей операции, мы точно знали, куда поместить импланты в мозг”.

Команда поместила два чипа в область руки, отвечающую за движение. Они вставили еще три в область мозга, отвечающую за ощущение и осязание пальцев.

Терапия, основанная на мыслях и нейральный обход

Томас был доставлен в лабораторию, где два порта связывали его голову с компьютером, который с помощью ИИ фиксирует и переводит его мысли в действие. Эта терапия, основанная на мыслях, является основой двойного нейрального обхода.

Байпасс подхватывает и считывает намерения субъекта, отправляя электрические сигналы от его мозгового импланта к компьютеру. Компьютер затем передает сигналы электродным пластырям, размещенным на его позвоночнике и мышцах руки на предплечье, чтобы стимулировать функцию.

Датчики на кончиках пальцев и ладони Томаса передают информацию о осязанию и давлении в его мозг для восстановления ощущений.

“Когда участник исследования думает о движении своей руки или руки, мы «усиливаем» его спинной мозг и стимулируем его мозг и мышцы, чтобы помочь восстановить связи, предоставить чувствительную обратную связь и способствовать восстановлению,” – объясняет профессор Бутон.

Благодаря этому двойному нейральному байпассу Томас смог двигать руками по своему желанию. Он ощутил касание своей сестры, что было его первым ощущением после происшествия.

Новая сила, продолжающиеся результаты

Исследователи говорят, что двойной нейральный байпасс спровоцировал некоторое естественное восстановление от повреждений Томаса, что может обратить часть повреждений. Он увеличил свою силу в руках более чем в два раза с начала исследования.

Томас также чувствует новые ощущения в запястье и предплечье, даже когда система выключена.

Врачи из Нортвелл надеются, что их новая процедура позволит мозгу, спинному мозгу и телу создавать новые коммуникационные пути на месте повреждения.

В конечном итоге, они предполагают, что биоэлектронная медицина позволит людям с повреждениями и заболеваниями лечиться собственными нервами, без фармацевтического вмешательства.

“Этот тип мыслеуправляемой терапии меняет все. Наша цель – использовать эту технологию однажды, чтобы дать людям, живущим с параличом, возможность жить полноценной, более независимой жизнью,” – сказал профессор Бутон.

О спинномозговой травме

Травма спинного мозга (SCI) может нарушить пути между мозгом и спинным мозгом, сложно организованный пучок нервов, протянувшийся вдоль спины. Это вызывает временные или постоянные нарушения в двигательной, чувствительной или автономной функции спинного мозга.

По оценкам, каждый год около 302 000 человек в США сталкиваются с травматической травмой спинного мозга, и каждый год возникают 18 000 новых случаев. Более половины из этих людей могут не восстановить полную функцию.

Серьезная или полная травма спинного мозга делает его неспособным передавать сигналы ниже поврежденной области. Это приводит к параличу и потере чувствительности ниже уровня повреждения.

Более 100 миллионов человек по всему миру живут с параличом или другим нарушением движения.