Ученые, работающие над лекарством от паралича, заявили во вторник, что продемонстрировали, как обезьяна может использовать только свои мысли, передаваемые с помощью электродов, чтобы манипулировать рукой спящего товарища-примата, чтобы выполнять его приказы.
Лабораторный эксперимент, в котором рука обезьяны-резус, находящейся под действием седативного средства, перемещала джойстик для выполнения задач по команде другой обезьяны, был разработан для имитации полного паралича – мозга, полностью отключенного от мышцы, которую он пытается контролировать.
"Мы демонстрируем, что субъект может управлять парализованной конечностью исключительно своими мыслями," соавтор Марьям Шанечи из школы электротехники и вычислительной техники Корнельского университета рассказала AFP об исследовании в журнале Nature Communications.
Открытие "может помочь парализованным пациентам восстановить контроль над своими конечностями."
В лабораторных испытаниях группа инженеров и нейробиологов использовала электроды для соединения мозга одной обезьяны со спинным мозгом другой через компьютер, который декодировал и передавал нейронные сигналы.
Первая обезьяна, получившая название "мастер", был помещен в специальный стул перед экраном компьютера, на котором были видны курсор и зеленый кружок, который чередовался между двумя точками. Голова обезьяны была удержана.
Второе животное, или "аватар", был полностью усыплен в отдельном корпусе – его рука была привязана к джойстику на 360 градусов, с помощью которого можно было перемещать курсор и преследовать круглую цель на "магистр" экран.
Когда мастер думал о перемещении курсора, его мозговые сигналы декодировались, чтобы определить, какую из двух целей он имел в виду, и данные передавались в реальном времени в спинной мозг спящего аватара, рука которого соответственно манипулировала джойстиком.
Каждый раз, когда курсор попадал в цель, мастер получал в награду брызги сока.
Доказательство концепции
Предыдущее исследование так называемых интерфейсов мозг-машина (ИМТ) показало, что люди перемещают компьютерные курсоры или даже роботизированные руки, используя свои мысли.
Шанечи и ее команда утверждают, что они первыми дали животному контроль над конечностью другого животного.
Находки "предоставить доказательство концепции, согласно которой испытуемые могут двигать рукой в двух измерениях, просто подумав" даже при отсутствии физиологической связи между мозгом и мышцами, сказала она.
Паралич может быть вызван повреждением центральной нервной системы, особенно спинного мозга, инсультом или такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона, или несчастным случаем.
Ученые стремятся найти способ для парализованных людей двигать своими конечностями естественным образом, но им трудно читать сигналы мозга, которые контролируют сложное функционирование мышц.
По словам авторов исследования, предыдущее исследование ИМТ допускало только повторные движения к одной и той же цели снова и снова или на одной строке.
Что изменилось на этот раз: Шанечи и ее команда декодировали сигналы мозга обезьяны, направленные на ее экранную цель, вместо того, чтобы пытаться расшифровать подробные пошаговые процессы, необходимые для достижения движения.
Высокая точность
По словам исследователей, пара приматов, взаимозаменяемые хозяин и аватар, попадала в цель примерно в 84 процентах случаев.
Также новым было использование отдельных обезьян, которые "более точно имитирует настоящую квадриплегию", сказал соавтор Зив Уильямс из Центра восстановления нервной системы Гарвардской медицинской школы.
Соединяя мозг и мышцы одного животного, ученые никогда не могут быть уверены в том, какая часть движения достигается "затрудненный возможной сенсорной обратной связью сохраненных мышечных сокращений", он объяснил.
Бернард Конвей, глава отдела биомедицинской инженерии в Стратклайдском университете в Глазго, прокомментировал, что исследование было правильным "ключевой шаг вперед" в выявлении намерения или желания парализованного субъекта выполнить определенное движение и преобразовании этого в действие.
Профессор биомедицинской инженерии Уорикского университета Кристофер Джеймс добавил: "глубокие последствия… для управления конечностями при травмах спинного мозга или управления протезами конечностей с ампутированными конечностями."
Было неясно, насколько хорошо результаты, полученные на обезьянах, подвергнутых седативному действию, могут быть воспроизведены на действительно парализованных пациентах, чьи мышцы стали слабыми из-за неиспользования.