Подпишись на новости
Теория и практика / Инновации

Восстановить способность двигаться после травмы

Врачи сумели восстановить способность двигаться после тяжелой травмы.
Опубликовано: 1 августа 2015 г.
Тэги: мозг, травмы

12 июня 2014 года чемпионат мира по футболу открыл удар по мячу, выполненный бывшим бразильским атлетом Хулиано Пинто. В этом не было бы ничего примечательного, если бы не одно «но»: несколько лет назад Пинто потерял способность ходить  после серьезной аварии. Возможность двигать ногами ему вернул нейроинтерфейс, детище нескольких сотен ученых из Бразилии, Германии, Швейцарии и США. Что это за устройство?

НЕДОСТАЮЩЕЕ ЗВЕНО

Заболевания нервной системы — самые тяжелые и неприятные. Когда поврежден один нерв, целая часть тела может потерять способность ощущать (парез) или двигаться (паралич). Вылечить человека в такой ситуации трудно, а порой и невозможно. Он может навсегда остаться прикованным к инвалидной коляске. Ученых давно занимал вопрос – можно ли заменить неработающее звено в нервной цепочке электронным устройством, например, компьютером? Оказалось, это возможно. После долгой серии экспериментов, проведенных на животных в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, в 90-е годы в тело человека впервые были вживлены импланты, способные принимать информацию от головного мозга. В результате у человека восстанавливалась утраченная в результате заболевания или травмы способность видеть, слышать или двигаться. Эти устройства стали называть нейроинтерфейсами, или интерфейсами «мозг-компьютер». 

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Когда человек двигается, головной мозг посылает команду спинному, а тот — двигательным нервам, которые запускают работу нужных мышц. Когда мы чувствуем что-то, сигнал идет в обратную сторону. Чувствительные клетки (рецепторы) засекают внешний сигнал — например, звук или прикосновение. Они подают импульсы чувствительным нервам, те — спинному мозгу (если мы говорим о температуре, боли в теле или прикосновении) или напрямую головному (если речь идет о зрении, слухе, вкусе и обонянии).

Нейроинтерфейс может заменить любое звено в этой системе. Например, если у пациента поврежден двигательный нерв руки, и он не может шевелить пальцами, ему можно имплантировать электроды в спинной мозг и мышцы руки. Первые будут посылать сигналы в компьютер, вторые — получать от него команды. Компьютер считает сигналы спинного мозга и переведет их на язык, понятный мышцам. Устройство обычно достаточно громоздкое, поэтому пациент не может отходить далеко от компьютера. Но в последнее время все больше и больше нейроинтерфейсов делают мобильными или даже беспроводными.

А ЭТО НЕ БОЛЬНО?

Впрочем, напрямую в нервы тонкие электроды-проволочки вводятся редко (как, например, в случае, упомянутом выше). Обычно в нейроинтерфейсах используют электроэнцефалографию (ЭЭГ), которая фиксирует активность мозга. Электроды крепятся на голову, кожу нужно предварительно смазать  специальным гелем. Всего-то дискомфорта – помыть голову после использования прибора.

Раньше нейроинтерфейсы работали только «в одном направлении» - от мозга к поврежденному органу. Обратной связи не было, и человек не мог, например, определить, насколько сильно он согнул руку или на что наступил. Эту проблему решили с помощью датчиков прикосновения. В случае с Пинто это была хитроумная система – что происходит под ногами, он ощущал… руками, которые лежали на специальных подставках-приемниках. Они принимали информацию от сенсоров, размещенных на ногах атлета.

 

Передача мыслей по интернету

Телепатия — это, конечно, антинаучно. Однако передать информацию человеку, не видя его и не разговаривая с ним, можно. В этом помогут ЭЭГ и интернет. Нейробиологи из Франции, Испании и США провели эксперимент по передаче мыслей на расстоянии между четырьмя людьми. Один из участников посылал мысленный сигнал, остальные принимали информацию. Отправитель информации должен был подумать о конкретном слове. В этот момент электроэнцефалограф записывал активность его  мозга. Затем компьютер преобразовывал сигналы ЭЭГ в двоичный код и посылал их «собеседнику». На той стороне компьютер «переводил» код в видимые сигналы – получатели должны были увидеть 2 или 3 вспышки в зависимости от задуманного слова (их было всего два – «привет» и «пока»). Ошибки при передаче данных случались нечасто для первой инновационной попытки — в 15% случаев. Самое интересное здесь — это расстояние, на которое передавали сигнал. Участники эксперимента находились на разных континентах: один в Индии, остальные – во Франции.

ПРИСЛУШАТЬСЯ К СЕБЕ

Нам часто советуют: «Учись слушать свое тело!» Но как это сделать? Ответ есть — с помощью метода биологической обратной связи. Мы не в состоянии сознательно воспринимать сигналы внутренних органов, но их можно перевести в такую форму, которая будет понятна нашему разуму.

Для наглядности рассмотрим распространенный случай: человек постоянно напряжен, его преследуют тревожные мысли. Как учиться расслабляться? Тут надо иметь в виду, что мозг человека постоянно генерирует электромагнитные волны. Этот процесс называется ритмической активностью мозга. Тип волн зависит от того, чем именно человек занят. Если крепко спит – это будет дельта-ритм. Чем-то очень занят – гамма-ритм. Доволен и расслаблен – альфа-ритм. Вот его-то и нужно учиться вызывать осознанно, чтобы справиться с тревогой.

Выработать у себя эту способность может каждый, и поможет тут… игра в машинки. Человек сидит у компьютера, по экрану едет автомобильчик. Задача – доехать до финиша быстрее всех. Мышки и джойстика нет, потому что машинка ускоряется, когда мозг тестера начинает генерить альфа-волны (это фиксирует ЭЭГ). Сначала езда будет хаотичной и непонятной. Однако, «нащупав» в себе необходимое состояние расслабленности, можно ее ускорить. Так и вырабатывается нужный навык.

С помощью биологической обратной связи сейчас лечат не только тревожность, но и хронические головные боли, синдром гиперактивности и дефицита внимания, посттравматический синдром, эпилепсию, бессонницу, синдром Туретта и многие другие неврологические расстройства.

На биологическом факультете МГУ разрабатывают нейроинтерфейс, позволяющий пользователю выводить на экран буквы, о которых он думает. Пока тестерам приходится долго учиться, чтобы система «понимала» их намерения, и процесс печатания идет небыстро: всего 15 символов в минуту. Однако алгоритм постоянно улучшают и дорабатывают.

ТОЛЬКО БЕЗ РУК!

Появились компании, которые поставили на поток производство экзоскелетов, возвращающих способность ходить инвалидам и всем, у кого есть проблемы с опорно-двигательным аппаратом. «Костюм» улавливает сигналы мозга, после чего включается электрический мотор, и человек садится, встает, ходит. Весит костюм от 13 до 25 кг.

Однако нейроинтерфейсы – это не только про больных и для больных. Уже придуманы устройства чисто развлекательного характера, стоят они недорого, и купить их можно в магазинах бытовой техники. Они реагируют на изменения ритмов мозга и выражения лица, моргание, движения глаз. С помощью большинства из них можно играть в видеоигры.

В ближайшем будущем появятся «примочки», которые сделают нашу жизнь еще интереснее. С их помощью можно будет открыть дверь, когда руки заняты покупками. Или набрать телефонный номер, не касаясь клавиатуры. Ничего революционного, зато удобно!

 

Возможности нейроинтерфейсов

МОГУТ:

  • Восстанавливать подвижность частей тела,
  • Помогать полностью парализованным пациентам общаться с миром,
  • лечить неврологические расстройства с помощью биологической обратной связи,
  • Возвращать зрение,
  • Печатать буквы на основе сигналов ЭЭГ,
  • Играть в видеоигры.

НЕ МОГУТ:

  • Читать мысли,
  • Выполнять длинные команды из 4 и более действий,
  • Управлять сложными механизмами.

 

 

 

Автор: Светлана Ястребова
Опубликовано: 1 августа 2015 г.
Журнал "Здоровье" №6 2015 Журнал "Здоровье" №6 2015
Журнальный заголовок: "Шифровка в мозг"

Комментарии

Уважаемые пользователи! Упоминания названий любых лекарственных препаратов, БАДов (советы по применению), медицинских изделий, медицинских организаций, других товаров и услуг, рассматриваются как реклама и удаляются в соответсвии с п.4.6. Правил Форума

НАУКА ДЛЯ ЖИЗНИ

Заразиться гастритом «Вы все еще объясняете детям, что нужно есть суп, чтобы не было гастрита? Тогда мы идем к вам! Чтобы не было гастрита, нужно мыть руки. Это помогает не заразиться Helicobacter pylori – и уберечь себя от многих неприятностей, которые вызывает эта бактерия.»
Другой факт Читать статью
 

Конкурс

«Спортивное вдохновение» Подведены итоги конкурса! Спасибо всем участникам, поздравляем победителей!