Ученые воспроизвели технологию из «Аватара»

В различных приложениях нейро-компьютерного интерфейса мозг человека показывает способность управлять внешними предметами, например, курсором мыши на экране монитора. В идеальном будущем это можно было бы использовать для восстановления контроля над конечностями после травмы спинного мозга. Зив Вильямс (Ziv M. Williams) из отделения нейрохирургии медицинской школы Гарварда в Бостоне (Department of Neurosurgery, Harvard Medical School, Boston) смог показать, что управлять конечностями без прямой нейронной связи вполне возможно.

В своем исследовании Вильямс и коллеги использовали двух макак-резус в возрасте от 6 до 8 лет. Одно из животных было погружено в состояние седации и использовалось как «аватар», а другое – как оператор. В ходе экспериментов роли животных менялись. В мозг оператора был имплантирован чип, отслеживающий активность порядка 100 нервных клеток. Второму животному имплантировали 36 электродов в различные участки спинного мозга.

Ученые провели серию тестов, чтобы определить, как различные комбинации электродов могут определять движения аватара. Физические движения обезьяны-оператора дали ученым понимание профилей активности соответствующих нейронов. После предварительных измерений животных соединили друг с другом, и оператор посылал сигналы в спинной мозг и мышцы аватара, побуждая его двигаться.

В 80-90% контрольных тестов оператор был способен точно контролировать движения руки аватара. Ученым удалось зафиксировать активность премоторных нейронов в мозге и воспроизвести их действие, направляя движения руки у животного-аватара.

Исследователи надеются, что их эксперименты могут привести к созданию способов контроля над конечностями при параличе. В настоящее время примерно 1 из 50 жителей США страдает от дисфункций, связанных с повреждениями подобного рода. Приемлемым решением было бы восстановить утраченные связи между головным мозгом и двигательными нейронами спинного мозга с помощью компьютерных чипов, передающих и принимающих сигналы, словно мост над нарушенной нервной тканью. До клинического применения этой технике еще далеко, но принцип, предложенный разработчиками, уже показал эффективность.

Отчет об эксперименте опубликован в Nature Communications.