Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) впервые создали беспроводной «цифровой мост» между головным и спинным мозгом парализованного пациента, вернув ему существенную долю подвижности. «Пилотным» пациентом стал 40-летний голландец Герт-Ян Оскам, который получил неполное поражение шейного отдела спинного мозга вследствие ДТП более 10 лет назад.
После аварии Герт-Ян прилагал неимоверные усилия, чтобы хотя бы отчасти вернуть себе подвижность, в то время как врачи не возлагали на него больших надежд и говорили радоваться хотя бы тому, что он сохранил ограниченный контроль над руками. Тем не менее мужчина упорно занимался восстановлением силы в мышцах, ведь простейшие задачи требовали значительно большего количества энергии и ловкости, чем до ДТП. В 2017 году Оскам принял участие в эксперименте: в рамках него он стал одним из первых в мире людей, в позвоночник которых вживили стимуляторы, усиливавшие прохождение сигналов от головного мозга к спинному. При помощи внешнего «пульта» пациент мог контролировать стимуляцию собственных ног. Благодаря этому отчасти рудиментарному устройству Герт-Ян начал не только вставать с коляски, но также проходить небольшие расстояния с ходунками. Однако в конце концов мужчина достиг «плато» восстановления, и прогресс затормозил.
В рамках нового исследования на базе EPFL Герт-Яну установили ещё два стимулятора, воздействующие на участки моторной коры в обоих полушариях головного мозга. Таким образом учёные создали цифровой мост между головным и спинным мозгом пациента, минуя повреждённые участки шейного отдела. Устройства фактически считывают мысли Оскама, когда тот задумывается о планировании, контроле и выполнении произвольных движений, и через беспроводной «мост» передают соответствующие сигналы в спинномозговой имплантат. По словам учёных из EPFL, разработка данной система продолжалась более 10 лет: для её совершенствования исследователи использовали множество инновационных технологий нейростимуляции, включая адаптивный ИИ. Тем не менее с новым этапом, представленным дебютным внедрением стимуляторов в человеческое тело, «цифровой мост» всё ещё пребывает в начальной стадии развития, и говорить о серийном применении подобных аппаратов за пределами клинических испытаний ещё слишком рано.
На текущем этапе развития установка стимуляторов требует удаления примерно 13 см2 черепной кости с последующей заменой на титановые пластины. Кроме того, пациенту нужно постоянно носить небольшой рюкзак с блоком управления, который отвечает за расшифровку и модуляцию сигналов для их передачи от головного мозга спинному, а также осуществляет индуктивную зарядку массивов электродов. Какой бы фантастической не казалась данная технология и её возможности, в настоящем виде её компоненты не отличаются удобством в эксплуатации. Потому для создания коммерческой версии стимуляторов все элементы системы необходимо сделать более компактными и автономными.
По словам Оскама, один лишь спинномозговой имплантат контролировал его движения, однако с внедрением ещё двух стимуляторов в головной мозг он наконец сумел взять контроль над ситуацией в свои руки. Герт-Ян использует «цифровой мост» не на постоянной основе, периодически выключая устройства. Исследователи отметили, что за год система позволила существенно улучшить функцию ЦНС. Со включёнными стимуляторами мужчина уверенно стоит и ходит, пусть и медленно, но достаточно естественно и плавно. Более того, за 12 месяцев тренировок Оскам научился ходить по лестнице и преодолевать различные препятствия, например, взбираться по крутой рампе. Но самое главное – клинический эффект стимуляторов сохраняется даже после их отключения. В частности, без них мужчина довольно ловко управляется с костылями. Учёные считают подобный прогресс хорошим знаком, который свидетельствует о том, что нагрузка на ранее незадействованные части тела способствует реорганизации повреждённых нейронных связей.
Пока что Герт-Ян остаётся единственным пациентом с беспроводными стимуляторами, связывающими его головной и спинной мозг. Однако исследователи уверены, что «цифровой мост» может оказаться многообещающим решением не только для людей с травмами спинного мозга, но также для пациентов с различными дегенеративными заболеваниями ЦНС вроде болезни Паркинсона.