Последние годы стали бумом интерфейсов «мозг-компьютер». Работ за это время вышло столько, что между словами «нейроинтерфейс» и «интерфейс мозг-компьютер» стали ставить знак равенства. Однако работа, опубликованная в журнале Nature еще в 2016 году, говорит о том, что и другие типы нейроинтерфейсов могут быть жизненно важными. Например, для того, чтобы справиться с травмами спинного мозга и управлять собственными конечностями.
Группа авторов, представляющая сразу 11 научных учреждений из семи стран, от США до Китая и Европы, сумела восстановить подвижность ноги обезьяны, парализованной после травмы спинного мозга. Раньше такое умели делать только на мышах.
Эксперимент, который проводился на макаках-резусах состоял из трёх частей.
Первые две представляли собой сбор данных. Сначала животные «шли» по беговой дорожке, записывая электрическую активность головного мозга посредством электродов, имплантированных в «область ног» моторной коры левого полушария. То есть «исходящий сигнал». Затем, во второй части эксперимента, снимался «приходящий сигнал» — активность спинного мозга в поясничном отделе.
Запись и той, и другой активности важна для того, чтобы можно было поставить в соответствие активность коры и активность спинного мозга.
Третий этап был самым ответственным: животному ученые повреждали спинной мозг в грудном отделе (позвонок Т7) так, что у него парализовалась лишь одна правая нога (помните, снималась активность коры левого полушария, ответственная за движение правой ноги). Кстати, именно поэтому большая часть экспериментов выполнялась в Китае: там гораздо свободнее можно использовать приматов в экспериментах.
После чего активность коры передавалась по беспроводной связи на стимулирующее устройство, имплантированное в пространство между позвонками и нервной тканью, которое передавало «кодированные» команды на сокращение и расслабление нужных мышц.
Менее чем через неделю после нанесения травмы и подключения интерфейса «мозг-спинной мозг» активность ноги восстанавливалась, и пусть не очень совершенно, но обезьяна могла ходить на всех четырёх конечностях.
Важно, что все компоненты нового нейроинтерфейса сертифицированы для имплантации человеку — и электродный блок, имплантируемый в мозг, и блок, стимулирующий спинной мозг. Интересно, скоро ли авторы работы смогут применить свою технологию на человеке? Это пока неизвестно, но мы уже можем посмотреть видео, как новый интерфейс работает на обезьяне.
Текст: Алексей Паевский
Capogrosso, M., Milekovic, T., Borton, D. et al. A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates. Nature 539, 284–288 (2016). https://doi.org/10.1038/nature20118