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

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_
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
10 часов назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Сегодня, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

10 часов назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Сегодня, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: