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.
Вчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Вчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Вчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

Вчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

ulogin_vkontakte_169666577
30.05.2018
-
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: