Пациенты с ампутацией научились различать объекты при помощи протеза

❋ 5.2

Ученые из Сколтеха, Дальневосточного федерального университета и компании «Моторика» обнародовали результаты новых экспериментов по очувствлению протезов и подавлению фантомных болей у пациентов с ампутированными руками. Двое испытуемых, получавших электростимуляцию в области плеча, смогли распознать протезом «на ощупь» размер ряда предметов и отчитались о снижении или отсутствии фантомных болей. В современных коммерческих протезах сенсорной обратной связи нет, а подавление боли сейчас в лучшем случае реализуется путем стимуляции спинного мозга, что имеет ряд недостатков.

Сколтех

# протезы

# спинной мозг

# фантомные боли

# чувствительность

# электроды

Пациенты с ампутацией научились различать объекты при помощи протеза / ©Getty images / Автор: Ирина Мельникова

Исследование опубликовано в журнале Brain Stimulation. «При подавлении фантомных болей за счет стимуляции через электрод, имплантированный в спинной мозг, как это делается сейчас, возникает побочный эффект в виде фонового ощущения под названием парестезия в обширной области. Сама же боль может быть локализована, допустим, только в двух пальцах фантомной руки. Наши эксперименты приближают момент, когда фантомную боль будут устранять более точечно за счет стимуляции периферических нервов конечности», — рассказывает первый автор исследования, Гурген Согоян из Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана в Сколтехе.

По словам ученого, имплантированный в периферический нерв, а не в спинной мозг электрод также меньше подвержен естественному смещению, из-за которого со временем стимуляция начинает проецироваться не на те части тела, на которые была нацелена. Наконец, периферическая стимуляция может одновременно с подавлением боли использоваться для очувствления протеза, то есть чтобы давать пользователю обратную связь о предметах, с которыми он взаимодействует. Именно это может помочь устранить один из главных, по мнению самих пациентов, недостаток протезов.

В статье в Brain Stimulation приводится эксперимент на основе задачи сенсорной дискриминации. Испытуемые водили стилусом по внешне однородной черной поверхности, в которой был закодирован невидимый рисунок: квадрат, круг или пятиугольник. При заходе в область рисунка пациент получал электрическую стимуляцию. Испытуемые угадывали форму правильно в 42–62 процентов случаев.

«Примечательно, что в нашем эксперименте оба пациента одинаково справились с задачей как при вживлении электрода, так и при стимуляции на поверхности кожи. Это неожиданно, — прокомментировал результаты исследования Согоян. — Инвазивная стимуляция стабильнее и точнее: она создает ощущения в нужных областях фантомной конечности, и считается, что для передачи обратной связи лучше подходит именно она. Так вот, оказывается, что для части пациентов разницы не наблюдается».

Однако ученый отметил, что проведенный коллективом опрос пациентов все же свидетельствует о том, что инвазивная стимуляция повышает эмбодимент — ощущение того, что протез «встроен в карту тела человека» и воспринимается как часть «киборгизированного» тела. В другом эксперименте один участник в 78 процентах случаев успешно различил при помощи протеза цилиндрические объекты разного размера, получая стимуляцию от электрода, вживленного в срединный нерв в районе плеча. Интенсивность стимуляции зависела от степени сжатия пальцев протеза.

Притом сам тип стимуляции был подобран так, чтобы она субъективно ощущалась именно как сжатие фантомной кисти в кулак — это было известно из ранее проведенной с тем же пациентом работы. Таким образом, ощущения возникавшие в фантомной конечности, совпадали с наблюдаемым сжатием роботической руки. Перед выполнением теста испытуемый прошел своего рода обучение, в ходе которого сжимал протезом те же предметы, но с открытыми глазами.

Что касается эксперимента по подавлению фантомных болей, то один пациент сообщил о полном их исчезновении, а у другого уровень боли оказался снижен на 40–70 процентов в разные дни на протяжении чуть более недели. Использовались инвазивные электроды. «Здесь интересно и неожиданно то, что стимуляция производилась с одной стороны тела, но у первого пациента боли пропали в обеих фантомных конечностях, что вновь показывает: механизм фантомной боли задействует центральную нервную систему. Известно, что у ампутантов происходит некоторая перестройка в моторной и соматосенсорной коре головного мозга — участках, ответственных за движение и осязание. Однако пока есть лишь отдельные догадки, как это связано с фантомными болями», — подытожил Согоян.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.