Исследователи из Калифорнийского университета (UCSF) в Чикаго достигли значительных успехов в восстановлении осязания у людей с ампутациями и параличом. С помощью электродов, размещенных в сенсорном центре мозга, они смогли вызвать стабильные и точные тактильные ощущения, которые позволяют пользователям протезов ощущать форму и движение объектов.
Эти достижения открывают новые возможности для людей с потерей конечностей, позволяя им уверенно выполнять задачи, требующие тонкой моторики. Долгосрочные тесты показали стабильное расположение ощущений, что является ключевым фактором для удобства использования протезов в реальных условиях.
Усовершенствованные модели стимуляции еще больше приближают искусственное прикосновение к естественному, имитируя ощущение прикосновения к предметам. Эти инновации являются значительным шагом вперед в области нейропротезирования и могут значительно улучшить качество жизни людей с сенсорными нарушениями.
Руководитель исследования
Научный сотрудник Слиман Бенсмайя из Калифорнийского университета (UCSF) в Чикаго, работавший над проектом до своей неожиданной кончины в 2023 году, внес значительный вклад в разработку технологии. Под его руководством команда ученых и инженеров из UCSF, Питтсбургского университета, Северо-Западного университета, Университета Кейс Вестерн Резерв и компании Blackrock Neurotech создала интерфейсы «мозг-компьютер» (BCI) и роботизированные протезы, которые могут восстановить как двигательный контроль, так и чувствительность.
Как работает технология
Исследователи разместили крошечные массивы электродов в частях мозга, ответственных за движение и чувствительность руки. Участники могут двигать роботизированной рукой, просто думая о движении, а датчики на этой руке запускают импульсы электрической активности в сенсорных центрах мозга.
Научный сотрудник Чарльз Гринспон из UCSF объяснил, что ранее стимуляция сенсорного центра вызывала лишь простое ощущение контакта, но теперь она позволяет создавать более сложные и точные тактильные ощущения. В первом исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, ученые показали, что можно создать стабильные и локализованные ощущения, которые можно использовать в повседневных задачах.
Результаты исследований
В первом исследовании ученые использовали короткие импульсы на отдельных электродах, чтобы создать подробные «карты» областей мозга, соответствующих различным частям руки. Тестирование показало, что два близко расположенных электрода, стимулируемые вместе, создают более сильное и четкое ощущение прикосновения.
Научный сотрудник Роберт Гонт из Питтсбургского университета подчеркнул, что эти результаты могут быть интегрированы в робототехнические системы, где даже простые стратегии стимуляции могут улучшить управление роботизированными руками.
Будущее нейропротезирования
Исследователи продолжают работать над совершенствованием технологии, чтобы сделать ее более тонкой и реалистичной. Они надеются, что в будущем протезы смогут обеспечить еще более точные и сложные тактильные ощущения, что позволит людям с потерей конечностей вести более полноценную жизнь.
Эти достижения также могут быть полезны для людей с другими типами сенсорной потери. Например, команда исследователей сотрудничает с хирургами и акушерами из Калифорнийского университета (UCSF) в рамках проекта «Бионическая грудь», который направлен на создание имплантируемого устройства для восстановления чувства осязания после мастэктомии.
Несмотря на то, что многие проблемы остаются, последние исследования свидетельствуют о том, что путь к восстановлению осязания становится все более ясным. С каждым новым набором результатов ученые приближаются к будущему, где протезная часть тела станет не просто функциональным инструментом, а способом познания мира.
Литература
“Tactile edges and motion via patterned microstimulation of the human somatosensory cortex” by Giacomo Valle et al. Science
