В России сделали протез, который позволяет ощущать предметы и снимать боль
Люди с ампутированными руками могут даже с закрытыми глазами распознавать вещи на ощупь с помощью особых протезов с электростимуляцией. Участники эксперимента с большой точностью смогли определить форму и размер предметов, которые не видели, но трогали искусственной рукой. Кроме того, разработка помогла справиться с фантомными болями.
Современные протезы не дают тому, кто их носит, обратной связи. Иначе говоря, человек не может ими что-то почувствовать — это главный их недостаток. Убрать его пытаются ученые из Сколтеха, Дальневосточного федерального университета и компании «Моторика». Для этого они имплантировали электрод не в спинной мозг, как это обычно делается, а непосредственно в периферический нерв утраченной конечности.
Чтобы проверить результат, устроили эксперимент, в котором приняли участие два ампутанта. Их попросили водить стилусом по внешне однородной черной поверхности, в которой был закодирован невидимый рисунок: квадрат, круг или пятиугольник. Когда устройство попадало в границы геометрической фигуры, пациент получал электрическую стимуляцию. В итоге испытуемые угадывали форму примерно в каждом втором случае, пишут ученые в статье, вышедшей в журнале Brain Stimulation.
«Примечательно, что в нашем эксперименте оба пациента одинаково справились с задачей как при вживлении электрода, так и при стимуляции на поверхности кожи. Это неожиданно. Инвазивная стимуляция стабильнее и точнее: она создает ощущения в нужных областях фантомной конечности, и считается, что для передачи обратной связи лучше подходит именно она. Оказывается, что для части пациентов разницы не наблюдается», — рассказал один из авторов исследования Гурген Согоян из Центра нейробиологии и нейрореабилитации им. Владимира Зельмана в Сколтехе.
При этом участники эксперимента говорят, что инвазивная стимуляция повышает так называемый эмбодимент — ощущение того, что протез встроен в тело человека и является частью организма.
Если нейротехнологии продолжат развиваться такими же темпами, в ближайшем будущем с помощью протеза можно будет чувствовать так же, как и живой рукой
Фото: © Viorel Kurnosov / Shutterstock / FOTODOM
В другом эксперименте испытуемый, у которого электрод был вживлен в срединный нерв в районе плеча, в 78 % случаев успешно различил при помощи протеза цилиндрические объекты разного размера (он их не видел). Интенсивность стимуляции зависела от степени сведения искусственных пальцев, при этом человек чувствовал, будто сжимает фантомную кисть в кулак.
Обезболивающий электрод
Протез не только дает возможность почувствовать предмет, но и помогает справляться с фантомными болями. Сейчас их подавляют с помощью электрода, вживленного в спинной мозг. При этом возникает парестезия — побочный эффект в виде ложного ощущения в конечностях. К примеру, человек чувствует покалывание в ампутированной руке, хотя фантомную боль испытывает только в одном или двух пальцах.
Разработка российских ученых помогает точечно устранять боль за счет стимуляции периферических нервов конечности. В ходе экспериментов один пациент сообщил о полном исчезновении неприятных ощущений, а у другого уровень боли оказался снижен на 40–70 % в разные дни на протяжении примерно недели.
«Интересно и неожиданно то, что стимуляция производилась с одной стороны тела, но у первого пациента боли пропали в обеих фантомных конечностях, что вновь показывает: механизм фантомной боли задействует центральную нервную систему. Известно, что у ампутантов происходит некоторая перестройка в моторной и соматосенсорной коре головного мозга — участках, ответственных за движение и осязание. Однако пока есть лишь отдельные догадки, как это связано с фантомными болями», — отметил Согоян.
Ученый также добавил, что имплантированный в периферический нерв электрод меньше подвержен естественному смещению, чем внедренный в спинной мозг. Это немаловажно, ведь со временем по такой причине стимуляция начинает проецироваться не на те части тела, на которые была нацелена.
