Імплантати у спинному й головному мозку допомогли людині з паралічем піднятися сходами

Швейцарські дослідники з європейськими й американськими колегами повернули паралізованій людині можливість самостійно ходити та навіть підійматися сходами. У цьому допомогли пристрої, імплантовані у спинний та головний мозок, які відновили роз'єднаний через травму зв'язок між частинами нервової системи. Досягнення опубліковане у журналі Nature.

Демонстрація технології. Guardian News / Youtube

Що у цьому нового?

Останні роки активно вивчається можливість повернути втрачену можливість ходити людям після пережитої травми хребта за допомогою електростимуляції спинного мозку. Минулого року дослідникам вдалося досягти хороших результатів у цьому напрямку, дозволивши паралізованим людям не лише ходити, а й займатися рекреаційною діяльністю, як-от їздою на велосипеді чи веслуванням. Тоді технологія ґрунтувалася на імплантаті, який стимулює спинний мозок активувати ті м'язи, що потрібні для конкретних рухів. Для цього пацієнт мав самостійно увімкнути на стимуляторі потрібний режим, наприклад «ходьба» чи «плавання».

Як працює технологія?

У новій роботі науковцям Федеральної політехнічної школи Лозанни та їхнім колегам з Великої Британії, Франції і США вдалося вдосконалити технологію, щоб вмикання стимулятора та вибір потрібного режиму відбувався силою думки пацієнта. Для цього вони розмістили на поверхні мозку добровольця два імплантати з 64 електродами кожен, які вловлювали сигнали від мозку, пов'язані з бажанням людини виконати певні рухи — встати, пройтися, піднятися сходами тощо. Ці дані відтак передавалися на процесор у рюкзаку на спині пацієнта, де вони розшифровувалися, і передавалися електростимулятору в спинному мозку. Той, зі свого боку, стимулював спинний мозок у такий спосіб, що забезпечує бажане користувачем пересування.

Тобто людині достатньо було подумати про вставання, ходьбу чи зупинку, щоб імплантат у спинному мозку отримав сигнал від головного мозку та увімкнув потрібний для цього режим стимуляції. Такий цифровий місток між головним і спинним мозком надає природніший спосіб контролю пересування, ніж у попередній технології з винятково електростимуляцією спинного мозку.

Як покращилися можливості від додаткових імплантатів?

Учасник нового дослідження раніше випробовував попередню технологію зі стимуляцією спинного мозку, через сім років після травми, що прикувала його до інвалідного візка. Він частково відновив завдяки спинномозковому імплантату можливість рухатися, але мав складнощі з переходом від стояння до ходьби і до зупинки, а також міг ходити лише по пласкій поверхні. Після внесення ще й мозкових імплантатів ці складнощі пройшли.

Учасник підіймається сходами за допомогою імплантатів у головному мозку та спинному мозку. EPFL

Учасник підіймається сходами за допомогою імплантатів у головному мозку та спинному мозку. EPFL

Учасник повідомив, що природно контролює рухи. І він зміг пройтися з милицями не лише по прямій пласкій дорозі, а й по похилому пандусу, дорозі з перешкодами, мінливій поверхні та піднятися сходами. Протягом семи місяців, що пацієнт користувався технологією він міг самостійно, без складнощів калібрувати за потреби пристрій і використовувати його для реабілітації чи як допоміжний засіб у буденній активності вдома. Він відмітив значні переваги від такої можливості. Використання цифрового моста між головним і спинним мозком також ще більше покращили моторику учасника: навіть за вимкненої стимуляції він міг самостійно ходити з милицями.