Будущее мозга. Как мы изменимся в ближайшие несколько лет

Ученые из Университета Питтсбурга в настоящее время проводят исследование, целью которого является определение того, как именно мозг переводит мысль в действие. Одна из участниц данного исследования страдает генетическим заболеванием, называемым спиноцеребеллярной дегенерацией, а также тетраплегией (параличом нижних и верхних конечностей). Хирургическим путем ей имплантировали две сетки электродов в моторную кору – зону, ответственную за выполнение произвольных движений. Данные электроды позволяли регистрировать и преобразовывать сигналы мозга, чтобы затем их можно было передавать на компьютер. С помощью сложных компьютерных алгоритмов были декодированы и идентифицированы паттерны мозга, связанные с движениями рук и кистей. Поэтому, когда пациентка думала о том, чтобы пошевелить рукой, электроды обнаруживали колебания мозга и вычислительное программное обеспечение начинало интерпретировать и переводить их в команды движения, осуществляемые роботизированной рукой. Таким образом, благодаря столь сложному устройству женщина могла двигать рукой, используя только силу своей мысли, и даже выполнять простые моторные движения пальцами рук, например, пожимать чью-нибудь руку.

Как мы можем себе представить, жизнь тех, кому удается общаться или двигаться благодаря этим новым устройствам, резко меняется. Это относится, в частности, к 58-летней женщине по имени Кэти Хатчинсон, которая больше 15 лет не способна была двигать руками и ногами. По причине развившегося у нее паралича она также не могла разговаривать. В 2012 году команде ученых из Университета Брауна удалось добиться того, что женщина начала двигать роботизированной рукой и даже выполнять ею простые задачи, такие как перемещение и захват предмета. Устройство под названием BrainGate2 является наглядным примером нейрокомпьютерного интерфейса в действии: датчик в мозге записывает мысли человека о движении рукой, в то время как другое устройство декодирует эти сигналы, исходящие из мозга, и передает их роботизированной руке. Технология позволила женщине дотянуться до чашки кофе на столе, приблизить ее ко рту и выпить из нее при помощи соломинки. Другим примером является Натан Коупленд, оставшийся парализованным после автомобильной аварии и ставший первым человеком, который благодаря достижениям в разработках нейрокомпьютерного интерфейса смог в полную силу использовать роботизированную руку, созданную Агентством перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA) и Национальным научным фондом. Благодаря различию в технологиях, использовавшихся на других пациентах, Натан не только смог управлять роботизированной рукой при помощи силы своего мышления, но и стал первым, кто получил через нее обратную сенсорную связь при рукопожатии. Данная технология известна как «двусторонний нейрокомпьютерный интерфейс», в возможности которого со временем будет входить не только сбор информации о мозговой активности, но и обеспечение обратной сенсорной связи за счет укрепления новых мозговых связей и анализа результатов уже имеющихся данных.

Как мы упоминали ранее, одной из удивительнейших особенностей нашего мозга является его нейропластичность, то есть способность изменять собственную структуру и функцию. Сегодня этому могут способствовать нейрокомпьютерные интерфейсы. Исходя из этого, Дженнифер Коллингер, сотрудница Медицинского центра Университета Питтсбурга, утверждает, что, если мы поймем, как нейрокомпьютерные интерфейсы изменяют нервную систему человека, это даст нам ценную информацию, которую врачи и ученые смогут использовать для лечения и реабилитации пациентов, например, с повреждениями спинного мозга. Глубокое понимание того, как мозг реагирует и трансформируется в ответ на нейропротез или другие технологии, может дать нам ключевую информацию, которая в один прекрасный день приведет нас к разработке терапии, способной восстанавливать аксоны и мотонейроны, чтобы они возвращали функциональную и естественную двигательную активность пациентов.