Как мозъкът създава движението?

Неврофизиолози съобщиха, че експериментални колички и екзоскелети, контролирани със силата на мисълта, са им помогнали по-добре да разберат как функционира мозъкът.

Автор на новото научно изследване станал невробиологът Мигел Николелис.

Именно той е създател на екзоскелета, който помогна на парализирания човек да удари топката на церемонията по откриване на световното първенство по футбол в Бразилия. Ученият е представил новите изводи на екипа Walk Again Project в хода на срещата на Обществото по неврология.

Около 130 000 души по цял свят годишно страдат от увреждания на гръбначния мозък. Повече от десетилетие изследователите се опитват да помогнат на такива пациенти, създавайки компютърни интерфейси, разшифроващи мозъчните сигнали.

Изследванията на процесите, протичащи в главата на парализирани пациенти, помагат да се усъвършенстват технологиите и водят до нови открития.

В бъдеще мозъчният интерфейс може да стане нещо като мост към увредения участък от гръбначния мозък, което ще приведе в движение мускулите. Може би до широкото използване на управляем със силата на мисълта екзоскелет е още далече, но и сега такива системи помагат на учените да разберат нервните механизми.

Мозъчните интерфейси са станали модерна дума в технологиите от последните години: така например някои парализирани пациенти на Джон Донъхи от университета Браун пили кафе и пренасяли обекти с помощта на роботизирани ръце манипулатори, контролирани от имплантирани в мозъка електроди.

В хода на срещата Николелис представил резултатите от ново изследване с участието на два макака резус. Целта на работата му отчасти се заключавала в това да установи най-явните сигнали, които помагат да се контролира бъдещето на роботизираните протези.

Дълбоко в мозъка на животните били имплантирани електроди. Сигналите, идващи от дълбините на мозъка, много по-добре се четат от устройствата от тези, които се получават от електрически датчици, закрепени върху кожата на черепа.

След това животните били обучени специално да управляват инвалидна количка с помощта на силата на мисълта. Николелис възнаграждавал животните с грозде за успешното изпълнение на задачата.

В хода на друг експеримент на Николелис осем парализирани пациенти ходели с помощта на роботизиран екзоскелет, който реагира на мозъчните вълни на потребителя.

Обучението на парализирани пациенти в ходене с помощта на експериментален екзоскелет, както се оказало, може да има неочаквани положителни последствия за организма. При пациентите на Николелис за година обучение започнало да се наблюдава подобрение на мускулния тонус, сърдечното здраве и храносмилането.

Най-добрите показатели били у тези, които се учели да ходят с помощта на скелетна рамка, снабдена с 15 електродвигателя и управлявана по показателите на електроенцефалограмата.

Любопитно е и още едно наблюдение на групата на Николелис. Поради парализата хората престават да чувстват долните си крайници. Използването на екзоскелета теоретично можело да предизвика чувство на тревога, тъй като очевидно човек трябвало да се чувства като висящ във въздуха.

И все пак Николелис открил: мозъкът в дадения случай произвежда фантомно чувство, познато на хората с ампутирани крайници.

„Някои от нашите пациенти казват, че сякаш ходят по пясък, ако вървят бавно. След това темпото им се ускорява и им се струва, че се намират на тревата. Бързото ходене води до усещания, сякаш вървят по горещ асфалт – разказва Николелис. – Всъщност ние мамим мозъка на пациентите: той започва да смята, че сам ръководи машината, и хората усещат, че се движат самостоятелно.“

Но независимо от постоянното усъвършенстване на интерфейсите, четящи мозъчни сигнали, науката тепърва има да свърши доста голяма работа.