Не так давно, Билл Кочевар пюре поел — и когда он это сделал, мир перевернулся. Кочевар, 56, проведенные, казалось бы, ничем не примечательный поступок с его правой рукой, рукой, которая не двигалась самостоятельно с того дня, восемь лет назад, когда он ехал на своем велосипеде в рассеянный склероз благотворительная акция и не заметил, что почтовый грузовик остановился перед ним. Он столкнулся с грузовиком, сломал пятый шейный позвонок, и стало, просто так, парализованный.
И еще сейчас он может съесть фруктовое пюре и выпить чашечку кофе и насладиться величественным, независимых удовольствием почесывая себе нос.
Эти достижения и в науке за ними являются предметом статье, опубликованной во вторник в журнале "Ланцет", описывая прорыв в восстановлении способности парализованным людям двигать своими конечностями, управляя им с их мозгами. “Для меня,” сказал Кочевар время, “он чувствует себя точно так же, как и раньше, разве что можно немного отложить.”
Исследование было совместно возглавляемая биомедицинских инженеров Болу Ajiboye и Роберт Кирш Кливленд ФЭС (функциональной электростимуляцией) центр в сотрудничестве с университетом Кейс Вестерн резерв, больницы университета и Кливлендской делам ветеранов медицинский центр. Целью работы группы является чтобы избежать наиболее разрушительных аспектов травмы позвоночника — что когда-то повреждены, шнур не заживает, это означает, что в то время как мозг регионах, которые отправляют команды и мышцы, которые подчиняются целы, соединение разрывается.
Так далеко, функциональная электростимуляция сделал реально, если рудиментарные прогресс в преодолении этой проблемы. В центре ФЕСА, следователи смогли имплантировать электроды в различные мышечные группы и подключения их к компьютерной системе, которая стимулирует частности мышц, в частности, последовательностей. Пациенты с остаточной подвижностью, скажем, в плечо или руку, может использовать эти движения, чтобы активировать на компьютере, что позволяет им достичь или стоять или кашель — что важно, когда дыхание нарушается.
“Это похоже на то, как кардиостимулятор работает”, - сказал Ajiboye. “Вы можете регулировать биение сердца и, используя подобные методы, можно восстановить парализованные конечности”.
Подробнее: как упражнение сохраняет мозг молодым
Эти системы, однако, имеют ограничения. Для одной вещи, они далеки от восстановления элегантность естественного движения — с одной только мысли, активирующий соответствующие мышцы. Еще, они лучше используются людьми, чьи травмы не выше пятого и шестого шейных позвонков. Пациенты, пострадавшие в четвертый позвонок и выше, может просто не хватает мышц, чтобы полностью воспользоваться.
По этой причине, Ajiboye и его коллеги начали исследовать способ поставить мозги обратно в управление. Кливленд команда начала работать с Кочевар в 2014 году, и первым шагом стала карта его мозга. Силы и движения рычага контролируется пре-центральной извилины первичной моторной коры, прилегающей к структуре, называемой рука-ручка зона. Но мозг каждого немного отличается, и если вы собираетесь управляющие команды мышц, точность-это все.
Так Кочевар проводил время в функциональном магнитно-резонансного томографа (фмрт), в то время как он предполагал двигать разными частями своего тела и следователи отследили, какие именно части мозга засветилась. “Такого рода пациент-специфических структурных томография-это единственный способ получить точный атлас”, - сказал Ajiboye.
Затем электроды были имплантированы в нужное место в мозгу и подключено к компьютеру интерфейс, который считывает команды в моторной коре отправляет. Изначально Кочевар использовать эту систему команд виртуальной рукой, что он видел на экране компьютера. Она не может быть его же рукой, но инстинкты были все еще там, и он думал, что изображение на экране в движение все то же самое.
“Он очень хорошо пошел очень быстро”, - сказал Кочевар. “Я научился делать это сразу же, и все лучше и лучше”.
Подробнее: этот тип упражнений может сделать ваш мозг более здоровым
На протяжении всего этого периода, электростимуляция используется для укрепления руки и силы мышц, которые атрофировались за годы паралича. Массив 36 электроды были имплантированы в его правую руку, предплечье и руку, чтобы активировать мышцы, которые контролируют идущие и цепляние. Жгут должен быть использован, чтобы поднять руку против силы тяжести, так как мышцы в плече не были активированы. Наконец, Кочевар положить все эти компоненты вместе, а в 2015 году начали использовать свою вновь обретенную мобильность в лаборатории.
Прямо сейчас, он был способен выполнять три основные задачи — еда, питье и нос-чесать — с 80% до 100% точность. Более того, в то время как он замечает некоторую задержку ответа, это минимальный. “Образцы компьютерной активности мозга 30 000 раз в секунду и мышца реагирует в течение 20 миллисекунд”, - сказал Ajiboye. “Литература подсказывает, что при задержке получает до 300 миллисекунд, это очень заметно”.
Одна вещь, которая не беспокоит Кочевар в том, что пока он может достигать и схватывать, он не имеет тактильной обратной связи, зная, только коснуться, когда он, схватив чашку или поднимая вилку. Это эффективно устраняет проприоцепция — чувство у вас есть, как все части вашего тела работают в отношении всех других частей, а также степень усилий, необходимых для выполнения задачи. Но это не похоже на дело.
“Я не получаю обратную связь, но я не заметил, что я не понимаю”, - сказал Кочевар. “Мы действительно сделали некоторые эксперименты, в которых я закрыл глаза, в то время как идущие, и я был в состоянии сделать это.”
Пока система не готова для практического использования. Кочевар имеет небольшой прибор, или “пьедестал”, прикрепленный к голове, подключенный к вживили электроды в мозг. Две небольшие коробки электроники должны быть добавленные в том, что когда система находится в эксплуатации, и провода должны подключаться к мышце электроды. Цель Кливленд команды миниатюризации и имплантировать всю электронику незримо внутри тела, а затем подключить мозг к руке без проводов. Ноги, тоже может быть активирован таким же образом.
Ничего из того, что технология была разработана, но ничего из этого не нужно, что далеко не с достижениями в области программирования и миниатюризация идет так быстро, как они делают. Это может быть парадигма меняется. Изречение, когда дело дошло до паралича всегда был, что это трагедия, что это навсегда. Впервые, пострадавших травма позвоночника, возможно, надеются, что их инвалидность, а не только за сейчас.