Десять лет назад Ян Буркхарт, которому сейчас 28 лет, во время дайвинга повредил спинной мозг, был парализован и с тех пор прикован к инвалидной коляске. Единственное, чем он может очень ограниченно двигать — правая рука, но при этом все равно ничего ей не чувствует. Теперь, благодаря разработанному в американском Мемориальном институте Баттеля нейрокомпьютерному интерфейсу (НКИ), Ян может снова играть в Guitar Hero и чувствовать, с какой силой он сжимает предметы.
Мозговой имплант вернул парализованному человеку осязание

Согласно опубликованной в журнале Cell научной работе, посвященной «системе нейронного шунтирования», комплекс устройств состоит из трех основных компонентов. Первый — это хирургически имплантированный чип, расположенный в области мозга, которая реагирует на мысли о движении. Второй — система интерпретирующая мозговые волни и сигналы мозга, которая определяет о каких движениях думает пациент (в данном случае, Буркхарт). Наконец, группа электродов переводит распознанные мысли в стимуляцию мышц на руке, что приводит к движению.

Исследователи из Университета Баттеля создали улучшение для мозгового импланта, которое позволяет вернуть осязательные ощущения парализованным людям

Первая версия система работала хорошо с точки зрения восстановления двигательных функций в руке Буркхарта, но его травма настолько серьезна, что он ничего не ощущает конечностями. Поэтому, если Ян не видит объект, он не может зафиксировать прикосновение. Ему было трудно справиться даже с такими простыми задачами, как пить газировку во время просмотра телевизора, поскольку управление рукой с помощью НКИ требует большой концентрации.

Исследователи из Университета Баттеля создали улучшение для мозгового импланта, которое позволяет вернуть осязательные ощущения парализованным людям

Тем не менее, несмотря на паралич, стимуляция кожи приводила к возникновению нервных сигналов, которые все еще доходили до его мозга. Этот феномен известен, как субперцептивная активность мозга — нервные импульсы возникают, но они слишком слабы для того, чтобы мозг их воспринимал. Это означало, что у Буркхарта все еще сохранилось несколько функционирующих нервных волокон в руке.

Исследователи из Университета Баттеля создали улучшение для мозгового импланта, которое позволяет вернуть осязательные ощущения парализованным людям

Команда ученых решила усилить эти едва заметные сигналы с помощью тактильной обратной связи с применением вибромоторов, такой же, как у мобильного телефона или игрового контроллера. Их система использует электроды на коже, которые соединены с проводами обходящими спинной мозг и посылающими эти субперцептивные импульсы от касания через нейроинтерфейс. А несколько вибрационных двигателей на плече Буркхарта обеспечивают обратную связь.

Исследователи из Университета Баттеля создали улучшение для мозгового импланта, которое позволяет вернуть осязательные ощущения парализованным людям

Первоначальные результаты оказались чрезвычайно многообещающими — Буркхарт получил способность обнаруживать объект с завязанными глазами, полагаясь только на прикосновение. Тактильная обратная связь дает ему больший контроль над движениями руки, а также возможность ощущать силу давления, которое нужно использовать при касании различных предметов. У инженеров Университета Баттеля получился первый в мире нейрокомпьютерный интерфейс, который может одновременно управлять восстановлением движения и ощущением осязания.

Исследователи из Университета Баттеля создали улучшение для мозгового импланта, которое позволяет вернуть осязательные ощущения парализованным людям

Для удобства пациента был создан тканевый рукав с датчиками, чтобы в перспективе Ян мог пользоваться новыми возможностями и дома — первые тестовые манжеты были громоздкими и не очень удобными, особенно с учетом того, что между сенсорами и кожей должен был находиться гель. Пока что лимитирующим фактором является необходимость наличия мощного компьютера, к которому вся система датчиков должна подключаться. Ученые надеются в ближайшее время создать компактный блок электроники размером не более планшета или книги, чтобы уместить его в инвалидную коляску.