Кит Томас, живущий с параличом после несчастного случая во время ныряния в 2020 году, теперь может самостоятельно брать, поднимать и подносить ко рту чашку. После участия в клиническом исследовании в Feinstein Institutes for Medical Research при Northwell Health, где используют мозговые импланты и искусственный интеллект, чтобы обойти повреждение и заново связать мозг со здоровыми участками спинного мозга, его состояние продолжает улучшаться: в руке и кисти частично восстановились движения и чувствительность.Источник: Feinstein Institutes for Medical Research

В 2023 году неврологи из Feinstein Institutes for Medical Research в Нью-Йорке добились результата, который многие специалисты раньше считали невозможным. После 15-часовой операции на открытом мозге команда провела первую в мире процедуру «двойного нейронного обхода» и установила, а затем виртуально настроила интерфейс мозг-компьютер (BCI) для Кита Томаса — пациента с тетраплегией. По мере того как у Томаса постепенно возвращались чувствительность и сила в руке и запястье, эта разработка получила широкий международный резонанс и вошла в Hall of Fame списка Best Inventions журнала TIME.

«Было время, когда я не знал, буду ли вообще жить, и, откровенно говоря, хочу ли я этого. А теперь я могу чувствовать прикосновение человека, который держит меня за руку. Это переполняет эмоциями», — сказал Томас через четыре месяца после первой операции.

Двойной нейронный обход помог частично вернуть движения и осязание

Почти три года спустя исследователи, стоящие за технологией двойного нейронного обхода, рассказали о новых результатах и прогрессе Томаса. Как говорится в работе, опубликованной сегодня в журнале Nature Medicine, сочетание BCI и технологий искусственного интеллекта продолжает обеспечивать пациенту устойчивое и меняющее жизнь восстановление функций конечности. За счет перенаправления нейронных путей нервной системы Томас теперь может самостоятельно есть и пить из чашки, используя восстановленную чувствительность в кисти, а также получил прибавку в силе руки и чувствительности запястья.

«Этот подход предлагает новый способ лечения тяжелого паралича — мы не просто обходим повреждение, а фактически перенастраиваем нервную систему», — заявил в комментарии Чад Бутон, специалист по биоэлектронной медицине и соавтор исследования.

Система основана на пяти микроматричных электродах, хирургически имплантированных в мозг Томаса. Затем алгоритмы машинного обучения интерпретируют мозговые сигналы, связанные с движением, с точностью почти 85%. После этого нейронные сигналы преобразуются в схемы электрической стимуляции мышц предплечья, которые и выполняют нужное движение. Параллельно датчики внутри напечатанного на 3D-принтере ортеза для руки измеряют силу хвата. На основе этих данных создается электрическая стимуляция в сенсорной коре, формирующая ощущение прикосновения.

Эффективность системы настолько высока, что Томас теперь может брать и поднимать пустую яичную скорлупу, не ломая ее, почти в 90% случаев. Он также способен выполнять эту и другие подобные задачи во время разговора — это заметный шаг вперед по сравнению с существующими BCI-системами, которым обычно сложнее работать при дополнительной когнитивной нагрузке.

«Снова чувствовать руку своей сестры, гладить собаку и ощущать ее шерсть — все это вернулось, хотя травма у меня это отняла. Но и вне исследовательских сессий я теперь могу сам почесать лицо или вытереть глаза, — рассказал Томас. — Эта технология вернула мне не только связь с миром, но и ощущение самого себя».

По словам Бутона, это исследование может оказаться важным для миллионов пациентов и открыть путь к дальнейшим научным работам и практическому клиническому применению, которое в будущем способно помочь сотням тысяч людей, живущих с параличом.

Дальше команда намерена улучшать систему и расширять клинические испытания, включая в них других пациентов с разной степенью повреждений спинного мозга и неврологическими заболеваниями. Недавно исследователи также протестировали первый межчеловеческий нейронный обход: он позволил Томасу ощущать сигналы от другого пациента, когда тот касался разных предметов.

«Мы не просто обходим повреждение, а действительно перенастраиваем нервную систему», — добавил Бутон.

Читайте так же:

Эта работа показывает, что нейроинтерфейсы и искусственный интеллект могут не только частично возвращать движения, но и восстанавливать осязание после тяжелых травм. Для пациентов с параличом это важно прежде всего на бытовом уровне: возможность самостоятельно есть, пить и выполнять простые действия напрямую влияет на качество жизни. Пока технология остается частью клинических исследований, но результаты дают представление о том, куда движется восстановительная нейромедицина.