Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Пациент с протезом руки без подготовки различил предметы на ощупь
Ученые из Сколтеха, компании «Моторика» и Дальневосточного федерального университета впервые сравнили ощущения в фантомной конечности при стимуляции спинного мозга и периферического нерва у одних и тех же пациентов. Получая обратную связь от протезов руки в виде электростимуляции, пациенты смогли различить на ощупь предметы разных размеров, а также мягкие и твердые объекты. Исследование продолжалось месяц, что позволило рассмотреть динамику обучения и привыкания к стимуляции у пациентов, причем анализу подвергались не только их отчеты о субъективных ощущениях, но и отклик мозга на электроэнцефалограмме.
Работа опубликована в журнале Frontiers in Neuroscience и поддержана грантом РНФ. Научная группа работала с двумя пациентами с ампутацией на уровне плеча — между локтевым и плечевым суставами. Обоим пациентам имплантировали электрод вблизи спинного мозга и в периферический нерв руки. Эти два электрода отвечают за разные типы стимуляции, восприятие которых сравнивалось в исследовании.
Ученые впервые в мире провели спинальное и периферическое картирование на одних и тех же пациентах. Это значит, что каждому пациенту подавалась в разное время и та и другая стимуляция (или и та и другая сразу), причем параметры воздействия варьировались, а пациент описывал свои субъективные ощущения и как они меняются. Оказалось, что периферическая стимуляция — то есть та, что использует электрод в плече — вызывает более точечные ощущения, которые в большей степени напоминают естественную обратную связь от здоровой конечности.
Другой уникальный момент исследования: в процессе картирования записывались не только отчеты испытуемых об их субъективных ощущениях, но и электроэнцефалограмма. То есть ученые зафиксировали и рассмотрели еще и объективный ответ организма на воздействие с точки зрения активности мозга. Анализ показал, что при периферической стимуляции активность мозга сильнее латерализована, то есть по-разному выражена в правом и левом полушарии. Эта особенность согласуется с субъективными впечатлениями, что интуитивно ясно из принципа: движению правой руки соответствует активность в левом полушарии (и наоборот).
«Кроме того, электроэнцефалограмма показала, что при периферической стимуляции сигнал в мозге сильнее утихает со временем, — добавляет первый автор исследования, научный сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана Сколтеха Гурген Согоян, аспирант программы Сколтеха „Науки о жизни“. — Мы объясняем это тем, что к такой стимуляции нервная система адаптируется быстрее. В случае спинальной стимуляции подобного эффекта не наблюдается, то есть привыкание к стимулу не наступает. А привыкание означает адаптацию, что косвенно говорит о том, что соответствующий стимул воспринимается мозгом как более естественный».
«Кстати, у одного из испытуемых день ото дня при картировании ощущения становились все более естественными, — продолжает ученый. — Такая возможность положительной динамики вселяет оптимизм касательно перспектив широкого внедрения нейропротезов с обратной связью и одновременно подчеркивает необходимость многодневных исследований вроде нашего, которые лучше имитируют жизнь пациента с протезом».
Эксперименты проходили в несколько этапов. Исследователи разработали нейропротез с обратной связью, вызывающей тактильные ощущения. Пациентам предлагалось с закрытыми глазами подержать протезом цилиндры трех размеров, и один из участников эксперимента смог с ходу, без обучения различать предметы со статистически значимым результатом, то есть не наугад, на основании периферической стимуляции. Второй пациент на этом этапе не справился с заданием.
Затем обоих участников обучили, и они справились с заданием, а процент ошибок снизился. После перерыва на несколько дней (важное достоинство такого рода продолжительных исследований) выяснилось, что процент ошибок снизился еще сильнее. То есть мозг лучше усвоил изученное без какого бы то ни было дополнительного обучения. Один из пациентов даже смог различать предметы используя спинальную стимуляцию. Исследователи предполагают, что последнее может объясняться переносом изученного навыка с одного вида стимуляции на другой.
В другом эксперименте пациенты различали жесткие и мягкие цилиндрические предметы. Один из пациентов снова справился с заданием без предварительного обучения, с обучением — оба. В этом эксперименте использовалась мультимодальная стимуляция, то есть периферическая и поверхностная (третий вид воздействия) стимуляция имитировали тактильность и проприоцепцию — ощущение относительного положения в пространстве частей тела.
«На предыдущих этапах специалисты с помощью электростимуляции периферических нервов пациентов зафиксировали возможность различать через протез руки, твердый предмет или мягкий, а также его размер. Команда добилась стабильных ощущений в искусственных конечностях при электростимуляции и уменьшила фантомные боли на 90 процентов через стимуляцию спинного мозга и периферической нервной системы. Мы сделали прорывной шаг вперед: речь идет не только о большей управляемости протезом, но и о передаче ощущений от устройства к пользователю», — рассказал соавтор исследования, руководитель департамента нейротехнологий компании «Моторика» Юрий Матвиенко.
Telegram 
Дзен 
VK Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно