Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 264: беспроводной «мост» между головным и спинным мозгом помог вернуть движения

В 2011 году Голландец Герт-Ян Оскам повредил позвоночник при падении с велосипеда и с тех пор не мог ходить. Через 6 лет ему имплантировали электроды, которые позволили двигаться вновь (но не очень хорошо) за счет возбуждения моторных нейронов, ведущих к мышцам ног. Теперь международная группа ученых дополнила интерфейс дополнительной беспроводной системой, которая создает «цифровой мост» между головным и спинным мозгом. Пациент может обходить препятствия и подниматься по ступеням, а походка стала более плавной. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Схема работы «двойного» электростимулятора. Credit: Henri Lorach et al. / Nature 2023


После того, как Герт-Ян Оскам стал парализованным, ему в качестве эксперимента вживили электроды в верхнюю часть спинного мозга. Они передавали возбуждающие сигналы моторным нейронам, ведущим к мышцам ног. Устройство позволяло ему ходить, но движения были неестественными. К тому же они в основном ограничивались несколькими шагами. Конечно, Герту-Яну хотелось большего. Усилиями группы ученых из разных стран удалось разработать дополнительный интерфейс, который фиксирует мозговые волны, сигнализирующие о желании сделать шаг, и передает его с датчиков на черепе к спинальному стимулятору, который заставляет двигаться мышцы ног. Это беспроводная технология – от головного мозга сигнал поступает на ноутбук за спиной пациента, там сигнал декодируется и передается уже на электроды в спинном мозге, а от них – к ногам.

Хотя интерфейсы электростимуляции для коррекции частичного паралича применяются уже довольно давно, никогда еще их не комбинировали вместе. Такой «двойной» интерфейс оказался гораздо лучше, чем просто электростимуляция моторных нейронов. Теперь Оскам может гораздо лучше ходить на костылях: походка стала естественней, он может преодолевать препятствия, менять траекторию и подниматься по лестничным ступенькам.

Несмотря на то что этот результат достигнут у единственного пациента, его можно считать буквально прорывным в науке. Этот интерфейс был представлен на ежегодной премии BCI (Brain-Computer Interface) Award 2022 и занял там первое место.


Текст: Дарья Тюльганова

Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface by Henri Lorach et al. in Nature. Published May 2023.

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06094-5

В ДВФУ предлагают лечить пациентов с травмой спинного мозга с помощью нейромодуляции

Ученые Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и центра НТИ ДВФУ по нейротехнологиям,VR и AR вместе с ведущими мировыми экспертами предлагают пересмотреть сложившуюся практику терапии…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 13: парализованная макака и нейроинтерфейс

Последние годы стали бумом интерфейсов «мозг-компьютер». Работ за это время вышло столько, что между словами «нейроинтерфейс» и «интерфейс мозг-компьютер» стали ставить знак равенства. Однако работа,…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 186: как восстановить клетки спинного мозга в живом организме

Ученые из СПбГУ совместно с исследователями из Каролинского института (Швеция) впервые показали, что внутри живого организма млекопитающего возможно направленное создание клеток центральной нервной системы, которые будут выполнять свои…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 213: новая терапия в лечении парализованных с травмами спинного мозга

Разработка материалов, способствующих восстановлению нервной ткани после травмы спинного мозга — давняя цель регенеративной медицины. Исследователи из Северо-Западного Университета в Чикаго под руководством  Сэмюэля И. Ступпа…

Новые имплантаты из гидрогеля восстановят ткани спинного мозга

Неврологи и тканевые инженеры из Университета Лимерика в Ирландии (University of Limerick) представили новый биополимерный каркас, который способствует восстановлению клеток спинного мозга. Новый материал оказался очень перспективным в…

Стволовые клетки восстановили поврежденный спинной мозг рыбки

Терапия стволовыми клетками помогла регенерировать нейронам в поврежденных областях спинного мозга и снова начать двигаться данио-рерио – популярной аквариумной рыбке семейства карповых и одному из…

Стволовые клетки: надежда в лечении травм спинного мозга, обретающая фундамент

Успешно завершилось первое клиническое испытание по лечению хронической травмы спинного мозга человеческими стволовыми клетками-предшественниками нейронов. У троих  добровольцев из четырёх – пациентов с полным пересечением…