Эффект сохраняется годами. Ученые восстановили чувство осязания у людей с травмами спинного мозга

Новое исследование показывает , что мозг способен заново научиться чувствовать, и эта способность не исчезает ни через месяцы, ни через годы.

Ученые из Питтсбургского и Чикагского университетов наблюдали за пятью пациентами с травмами спинного мозга, которым были имплантированы интерфейсы «мозг-компьютер». В общей сложности системы проработали 27 лет и передали в мозг около 168 миллионов электрических импульсов. За все это время не возникло ни одного серьезного побочного эффекта.

Исследование, опубликованное в журнале Science Translational Medicine, стало самым длительным на сегодняшний день наблюдением за внутрикортикальной микростимуляцией у людей. Оно впервые убедительно доказывает, что искусственные сигналы осязания могут оставаться безопасными и стабильными не просто месяцами, а годами.

Роберт Гонт, ведущий автор исследования из Питтсбургского университета, отмечает, что эта работа подтверждает безопасность и практическую пользу интерфейсов «мозг-компьютер» для передачи сенсорных сигналов — сначала в клинических условиях, а впоследствии и в домашних условиях у пациентов.

Обычно такие интерфейсы преобразуют активность нейронов в команды для компьютеров или роботизированных конечностей. Однако некоторые системы работают и в обратном направлении — передают информацию в мозг. Именно так поступили в данном исследовании: крошечные электрические импульсы направляли в соматосенсорную кору — область мозга, отвечающую за обработку тактильных ощущений от тела.

Эта обратная связь очень важна для нейропротезов. В повседневной жизни человек полагается на осязание, чтобы оценить силу давления, надежность захвата или текстуру предмета. Без этого ощущения управлять роботизированной рукой приходится почти исключительно с помощью зрения, а это требует значительно большей концентрации.

Команды из Питтсбургского и Чикагского университетов работают в этом направлении уже более десяти лет. В 2012 году исследователи из Питтсбурга одними из первых имплантировали электроды в моторную кору головного мозга, чтобы парализованный человек мог управлять роботизированной рукой. Уже в 2015 году они начали стимулировать сенсорную кору, чтобы обеспечить ощущение прикосновения. В Чикаго первый участник, которому имплантировали электроды и в моторную, и в сенсорную кору, появился в 2020 году.

Главный вывод исследования — оптимистичный. Импульсы, направленные в участок коры, отвечающий за руку, по-прежнему вызывали ощущения именно в руке. Даже спустя годы стимуляции эти ощущения не перемещались на другие, не связанные с ней части тела.

Нежелательные затяжные ощущения возникали редко — в среднем лишь раз на 23 000 сеансов стимуляции. Подавляющее большинство из них исчезало в течение десяти секунд после завершения стимуляции. Ни одно из них не вызывало боли и не требовало лечения.

Основным ограничением оказалось постепенное снижение работоспособности электродов: в среднем сохраняли работоспособность 64% из них. У одного из участников 60% электродов продолжали функционировать спустя десять лет после имплантации, хотя скорость ухудшения со временем возрастала.

Чарльз Гринспон, ведущий автор исследования из Чикагского университета, отмечает, что эта технология уже не обязательно останется лабораторным экспериментом — индустрия может начать разработку решений для длительного использования пациентами в домашних условиях.