Экспериментальный мозг

Jul 04, 2023

Комментарий Статья в журнале Nature рассказывает, как мозговой имплант и управляемый компьютером протез помогли мужчине, страдающему параличом нижних конечностей, восстановиться после частично разорванного спинного мозга.

Примерно через два года после начала исследовательского проекта в недавно опубликованном исследовании описывается, как с помощью экспериментальной технологии Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Женеве, Швейцария, не только удалось с помощью электроники воссоединить мозг пациента с нижней частью его спинного мозга. шнур, позволяющий ему стоять, ходить и даже подниматься по лестнице, но он также помогает в его реабилитации.

Имплантат интерфейса головного мозга (BSI), использованный в этом случае, похоже, помогает ему вырастить новые нервные связи. Чтобы зайти так далеко, потребовалось больше года упорной работы, и теперь он может ходить на короткие расстояния, даже когда протез отключен. И все это спустя более десяти лет после того, как он получил тяжелую травму спины.

Под протезом мы подразумеваем рюкзак с электроникой, который получает сигналы от мозга человека (коры головного мозга) и определяет движение, которое он пытается совершить, а затем посылает сигналы его мышцам через генераторы импульсов, прикрепленные к его нижней части спины, чтобы добиться этого. движение. Протез эффективно закрывает разрыв в его спинном мозге, доставляя сообщения, которые в противном случае не дошли бы до него, позволяя ему снова двигаться самостоятельно.

Протез включает в себя имплантат в его мозгу, а также генераторы сигналов.

Хотя в нем используются некоторые уже существующие технологии, это не готовый комплект. Бесстрашный пациент, голландец Герт-Ян Оскам, вызвался вырезать из своего черепа два пятисантиметровых (два дюйма) отверстия, чтобы разместить пару постоянных мозговых имплантатов, которые будут располагаться над парными областями его моторной коры. Тщательные измерения и исследования показали исследователям, что именно эти области раньше контролировали мышцы бедер и ног.

Имплантаты представляют собой устройства WIMAGINE, изобретатели которых называют их ElectroCorticoGrams. Они располагаются поверх твердой мозговой оболочки – защитной мембраны вокруг мозга – и фактически не контактируют напрямую с серым веществом. Это означает, что они должны быть безопасны для долгосрочной имплантации. И лучше бы это было так, потому что они установлены на титановых пластинах толщиной с кость черепа.

Обзор... Конструкция, технология и внедрение BSI, подробно описанные в исследовании Nature. Кредит: Лорах и др. нажмите, чтобы увеличить

Ваш скромный стервятник здесь, на столе Reg FOSS, в прошлом месяце стал счастливым обладателем более 30 новых немозговых имплантатов в свой собственный скелет – в данном случае, в правое предплечье. Они, как и большинство штифтов и пластин для переломов костей, изготовлены из хирургической стали – материала с очень гладкой поверхностью. Титан, как и алюминий, имеет пористый поверхностный слой окисленного металла, в который врастает кость. Имплантаты из хирургической стали можно довольно легко удалить снова, если они больше не нужны, тогда как титановые имплантаты обычно остаются там навсегда.

Чтобы передавать сигналы из коры головного мозга из черепа, Оскам должен носить пару передатчиков-приемников поверх имплантатов. Они крепятся на повязку и напоминают наушники, которые сидят на макушке.

Каждая пара содержит две антенны: одна индуктивно питает электроды через высокочастотный сигнал, а другая принимает данные от электродов через УВЧ. Они улавливают нервные импульсы от его моторной коры и отправляют их по кабелю на ноутбук в его рюкзаке, который интерпретирует сигналы, определяет, какую часть тела он пытается двигать, и генерирует симулированные нервные импульсы, чтобы управлять бедром и мышцы ног.

Другой имплант, созданный на основе устройства глубокой стимуляции головного мозга Activa RC и электрода Specify 5-6-5, расположенного внутри позвоночного столба Оскама рядом с его спинным мозгом, передает синтетические нервные сигналы в поясничный отдел его спинного мозга, где спинной мозг нервы отходят к ногам. Отсюда искусственные нервные сигналы передаются по спинным нервам к ранее парализованным мышцам, позволяя ему вставать, делать шаги вперед, двигая лодыжками, чтобы поднять ноги, если это необходимо для устранения препятствий. После множества тренировок и реабилитации он может не только ходить по ровной местности с помощью костылей, но даже подниматься по лестнице или пандусу.