В области нейротехнологий произошел прорыв. Кейт Томас из Нью-Йорка, который 6 лет назад получил травму шеи во время купания и был полностью парализован ниже плеч, благодаря микрочипам, имплантированным в мозг, и интерфейсу «мозг-компьютер» (BCI) смог самостоятельно есть, пить воду и чувствовать предметы. Результаты этого революционного исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Medicine.
Ученые из Институтов медицинских исследований Файнштейна (Feinstein Institutes for Medical Research) под руководством профессора Чада Боутона создали для пациента так называемый «двойной нейронный обход» (double neural bypass). Эта система считывает сигналы мозга о намерении совершить движение и параллельно возвращает ощущения от датчиков на руке обратно в мозг. Именно благодаря этой технологии мужчина впервые после травмы смог почувствовать прикосновение руки своей сестры.
Однако самым удивительным аспектом этого достижения оказалась нейропластичность. При одновременной стимуляции мозга и спинного мозга у Томаса сохраняется чувствительность и моторика конечностей даже тогда, когда аппарат полностью выключен.
Насколько реалистично самовосстановление нервной системы и когда эта технология станет доступна миллионам пациентов по всему миру? Мы пообщались с руководителем исследования этой инновации, профессором Чадом Боутоном. Чад Боутон — биоинженер, нейробиолог и профессор Feinstein Institutes for Medical Research, который в настоящее время занимает должность вице-президента Northwell Health и директора Karches Neural Bypass and Brain-Computer Interface Laboratory.
Интервью с профессором Чадом Боутоном
На протяжении десятилетий травмы спинного мозга считались практически необратимыми. Считаете ли вы, что это достижение знаменует начало новой эры, или мы все еще находимся на самом первом шаге?
Мы и другие группы по всему миру теперь показали, что электрическая стимуляция спинного мозга может приводить к стойким улучшениям при травмах неполного типа (частичный паралич ниже уровня травмы). Это исследование впервые показало, что интерфейс «мозг-компьютер» (BCI) в составе «двойного нейронного обхода» способен восстановить движение и чувствительность в сочетании с точечной стимуляцией мозга при полном типе травмы спинного мозга (полный паралич ниже уровня травмы).
Одна из самых захватывающих частей этого исследования заключается в том, что некоторые улучшения сохранялись даже после выключения устройства. Как вы объясняете этот эффект и удивил ли он вашу команду?
Мы полагаем, что электрическая нейростимуляция может повышать возбудимость, а следовательно, и способность к обучению, а также склонность к пластическим изменениям в «проводке» нейронной сети, в конечном итоге укрепляя связи даже в поврежденных сетях. В сочетании с физической и эрготерапией эти методы могут приводить к стойким улучшениям даже спустя годы после травмы спинного мозга.
Улучшения движения и силы нас не удивили, так как мы уже показывали это в предыдущем исследовании, но восстановление чувствительности ниже уровня травмы (в области его запястья) стало сюрпризом. Даже месяцы стимуляции спинного мозга не улучшали его чувствительность в этой области. Только когда мы применили точечную стимуляцию мозга с использованием нового метода под названием «корковое зеркалирование» (cortical mirroring), мы увидели 10-кратное улучшение.
Ваш пациент снова смог почувствовать руку своей сестры и даже шерсть своей собаки. Что этот момент значил для вас как для ученого, помимо клинических результатов?
Не только как ученый, но и как человек, я был невероятно тронут, когда Кейт снова почувствовал руку своей сестры впервые за долгие годы после травмы. И когда он рассказал нам о том, как почувствовал шерсть своей собаки, вся лаборатория была тронута — чувство осязания — это глубокий и естественный опыт, занимающий центральное место в нашей жизни.
Если эта технология продолжит успешно показывать себя в более крупных клинических испытаниях, как, по вашему мнению, может измениться жизнь людей с параличом через пять или десять лет?
Мы надеемся, что через 5–10 лет люди смогут использовать эту технологию не только в клинических условиях, но и у себя дома, и справляться с повседневными делами без необходимости просить о помощи. На самом деле мы не только расширили наши исследования, но и основали компанию Neuvotion, чтобы охватить как можно больше людей с параличом по всему миру. Мы разработали неинвазивную версию — носимое устройство под названием NeuStim, которое использует ИИ для определения намерений пользователя совершить захват и обеспечивает точечную нейромышечную стимуляцию для активации пальцев у людей с параличом после травмы спинного мозга или инсульта.
Многие прорывы попадают в заголовки новостей, но так и не становятся широко доступными. Что дает вам уверенность в том, что у этой технологии есть реальный шанс дойти до пациентов по всему миру?
Мне посчастливилось изобрести и коммерциализировать другие технологии за последние 20 лет в областях диагностики рака, датчиков кровотечений/жидкостей, радиологии и решений для диабета. Нет ничего более ценного, чем видеть, как то, что вы и ваша команда разработали, помогает кому-то другому. Мы не остановимся, пока не изменим к лучшему жизнь людей, живущих с параличом и утратой чувствительности.
