Не только руки: сюрпризы моторной коры

В статье, опубликованной в журнале Cell, говорится о ранее неизвестных функциях той области моторной коры головного мозга, которая, как полагали, отвечает только за движение рук. Оказалось, что спектр ее управления движениями гораздо более широк и распространяется на все тело. Эта информация поможет усовершенствовать инвазивные интерфейсы мозг-компьютер.

Графический абстракт статьи. Credit:Frank Willett et al./ Cell 2020


Концепция гомункулусов, родоначальником которой стал нейрохирург Уайлдер Пенфилд еще в 1937 году, за многие десятилетия не претерпела существенных изменений. Никто так и не смог уйти глубже в мозг, чтобы не просто посмотреть на активность той или иной чувствительной или двигательной зоны, но записать ее с точностью до одного нейрона. Не могли до недавнего времени, пока не появились подходящие для этого микроэлектродные матрицы.

Исследователи из Стэнфорда и Университета Брауна уже несколько лет трудятся над проектом BrainGate2 – многопрофильным пилотным клиническим испытанием, которое направлено на разработку и тестирование медицинских устройств для парализованных людей. Главный помощник в этом – интерфейс мозг-компьютер (ИМК).

В этой работе приняли участие два человека с тетраплегией (паралич всех четырех конечностей) и микроэлектродными матрицами, имплантированными в одну маленькую область моторной коры – зону hand knob. Один из пациентов получил травму спинного мозга, а у другого – боковой амиотрофический склероз.

Раньше считалось, что зона hand knob контролирует движения исключительно рук вместе с кистями. Однако при помощи детальной записи активности ее нейронов во время выполнения различных упражнений и руками, и ногами, выяснилось, что у нее гораздо больший спектр управления. Она активировалась и в ответ на движения ногами, мимическими мышцами, мышцами туловища.

Более того, оказалось, что при одинаковых заданиях на разные конечности (например, поднять вверх кисть правой руки, лодыжку левой ноги) результирующие паттерны (грубо говоря, «рисунки» активности клеток) были очень похожими. То есть в части моторной зоны коры мозга неожиданно выявилась связь между всеми четырьмя конечностями, благодаря которой, к примеру, работа с одной конечностью, здоровой, может «обучать» другую – больную.

Этот факт может стать серьезным прорывом для развития инвазивных ИМК, поскольку теперь ясно, что для получения контроля над всеми конечностями не обязательно имплантировать несколько электродных матриц в разные зоны мозга.


Текст: Анна Хоружая

Hand Knob Area of Premotor Cortex Represents the Whole Body in a Compositional Way by Frank Willett et al. in Cell. Published March 2020

doi:10.1016/j.cell.2020.02.043

«Нейроинтерфейс Илона Маска» показали на презентации

Сегодня рано утром по Москве Илон Маск провел презентацию интерфейсов «мозг-компьютер» своей компании Neuralink. Года четыре назад он обещал соединение любого человека с компьютером в…

Вакансия: научный сотрудник в Центр биоэлектрических интерфейсов

Появилась очередная вакансия в одном из самых продвинутых центров России в области интерфейсов «мозг-компьютер». Откликнуться можно здесь. Ниже приводим описание вакансии в центре Алексея Осадчего…

BCI Samara. Доклад Михаила Лебедева «Нейронное кодирование множественных функций»

Credit: Stockvault.Net Предлагаем вашему вниманию доклад выдающегося специалиста в области интерфейсов «мозг-компьютер» Михаила Лебедева «Нейронное кодирование множественных функций: значение для нейропротезирования и нейрореабилитации», который он…

BCISamara-2019. Cурьо Сокадар: ИМК/НКИ для восстановления движения и не только

Мы прододжаем публиковать видео с конференции по нейроинтерфейсам BCI: Science&Practice, которая состоялась в Самаре в октябре 2019 года. Сегодня мы представим вам доклад Сурьо Сокадара из…

BCISamara-2019. Торнстен Цандер: от прямого контроля к нейроадаптивности

Мы начинаем публиковать видео с конференции по нейроинтерфейсам BCI: Science&Practice, которая состоялась в Самаре в октябре 2019 года. Сегодня мы представим вам доклад Торнстена Цандера из…

Samara Neuroweek 2020

Вокруг  проходящей ежегодно с 2015 года конференции BCI Samara с каждым разом происходит все больше событий, которые в 2020 году было решено объединить в формате…

В единую сеть «мозг-мозг» объединили трёх человек

Исследователям из США удалось соединить мозг трёх людей в одну сеть. Интерфейс мозг-мозг назвали BrainNet, это неинвазивный способ передачи информации от двух добровольцев третьему с…

В России создан первый мобильный трекер глаз

Сотрудники лаборатории волновых процессов МФТИ и лаборатории нейророботехники МФТИ, совместно с ГК «Нейроботикс» разработали систему мобильного трекера глаз EyeRay. Устройство напоминает обычные очки, в оправу…

Видео дня: как обезьяны силой мысли в The New York Times писали

Группа учёных из нескольких подразделений Стэнфордского университета научила обезьян напечатать силой мысли Гамлета и статьи в The New York Times. Увы, это не означает, что…

Военные интерфейсы «мозг-компьютер»: в мозг без хирургии

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA)объявило о том, что их программа «Нехирургических нейротехнологий следующего поколения» или N3 (Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology) выделила финансирование шести группам на…

Два протеза руки «силой мысли» одновременно: с обратной связью

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса создали первый в мире «дважды двусторонний» протез рук, управляемый интерфейсом «мозг-компьютер»: два протеза, управляемые при помощи нейроимплантов, передают тактильную информацию…