Ученые дали возможность ощущать больному с парализованными конечностями — Naked Science
11.04.2018
7 минут
Редакция
1
77

Ученые дали возможность ощущать больному с парализованными конечностями

Американские ученые, воздействуя на мозг парализованного, смогли имитировать ощущения, близкие к естественным, в парализованных конечностях.

10-0_

Группа ученых под руководством Ричарда Андерсена (Калифорнийский технологический институт, США) заставила парализованного больного, потерявшего чувствительность кожи, вновь чувствовать.

 

Для этого они использовали микроэлектроды, которые вживили в область первичной соматосенсорной коры головного мозга.

 

Она располагается в извилине коры, позади центральной борозды. У этой области есть уникальное свойство: точкам на ее поверхности соответствуют участки кожи по всему телу. Именно соматосенсорная кора обрабатывает сигналы от кожных рецепторов, и человек чувствует изменение температуры, давление или боль. Этот же участок «отвечает» и за ощущение собственного тела в пространстве.

 

Если поврежден спинной мозг, то связь между рецепторами и соматосенсорной корой разрывается. При таком параличе теряется не только подвижность, но и чувствительность конечностей. Сама кора мозга не затрагивается, но к ней не поступают сигналы. Хотя такая травма неизлечима, можно стимулировать кору напрямую, и человек будет испытывать ощущения, подобные естественным. Этот эффект известен давно, однако ранее ученые применяли достаточно грубое раздражение электрическим током: ощущения возникали неестественные, причем с дополнительными «шумами» — в виде покалываний или незначительных ударов током.

 

Исследователи решили использовать вживленные в мозг микроэлектроды. Такой подход увеличивал точность стимуляции и позволял уменьшить силу тока.

 

Эксперимент проводили на больном, парализованном ниже шеи вследствие травмы спинного мозга. Два имплантата с микроэлектродами вживили в область соматосенсорной коры.

 

S1 — область размещения имплантата / © Р.A. Андерсен и др., eLife

 

Конечно, вызываемые при стимуляции ощущения не были полностью идентичны естественным, но эксперимент дал интересные результаты. Не все электроды вызывали чувствительность (46 из 96, 48%), однако отклик был стойким, а ложные «срабатывания» не наблюдались. Влияния предыдущих стимуляций на последующие не наблюдалось, реакция была схожа с естественной: поступает определенный сигнал, в результате возникает соответствующее ощущение. Осложнений и болевых ощущений не было ни во время эксперимента, ни после.

 

На рисунке слева (А) показаны зоны, в которых возникали ощущения передней (светлые оттенки) и задней (темные оттенки) сторон руки и кисти (голубой цвет). Правее показано, какие именно микроэлектроды на электродных решетках имплантата соответствуют этим зонам. На схеме справа обозначен вид испытываемых ощущений: красным цветом показана кожная чувствительность, синим — проприоцептивная, то есть ощущения тела в пространстве. Как видно на рисунке, некоторые электроды вызывали смешанное ощущение. Кожные ощущения вызывало стимулирование 45% электродов, 32% вызывали ощущение движения, а 23% — оба вида ощущений.

 

Зоны чувствительности в соответствии с электродами / © Р. A. Андерсен и др., eLife

 

Больной во время эксперимента четко описывал свои ощущения, которые были разнообразными и соответствовали естественным: нажатия, постукивание, движение руки.

 

Эксперимент наглядно показал преимущество стимуляции вживленными микроэлектродами — чувства были практически настоящими и при этом четкими, без «шума». В дальнейшем исследовательская группа намерена составить подробную карту для электростимуляции, точно определив участки коры и соответствующие им ощущения.

 

Исследование имеет большое значение для разработки нейроинтерфейсов и бионических протезов конечностей.

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Позавчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Позавчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

ulogin_vkontakte_169666577
30.05.2018
-
0
+
Ещё для виртуальной реальности пригодится.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: