Управляемый силой мысли экзоскелет помог паралитикам пообедать
Международная группа исследователей впервые использовала экзоскелет с нейроинтерфейсом для восстановления работоспособности конечностей частично парализованных пациентов. Разработанная система может быть смонтирована на кресло-коляску и оснащена механизмом защиты от ложных срабатываний. Результаты работы опубликованы в Science Robotics.
Нейроинтерфейс — система, регистрирующая сигналы в мозге, что позволяет человеку в буквальном смысле силой мысли отправлять команды компьютеру. Нередко такие технологии используются для экспериментальной реабилитации частично парализованных людей — например, недавно ученые из Университета Кейс Вестерн Резерв при помощи мозгового имплантата смогли научить парализованного человека управлять рукой. Одна из распространенных проблем современных нейроинтерфейсов — нестабильность работы таких систем. Как отмечают авторы нового исследования, срабатывание в 90 процентах случаев на практике означает, что человек в одном случае из десяти уронит на себя кружку с горячим кофе.
Для того, чтобы сделать систему, более подходящую для реального применения в быту, исследователи разработали управляемый нейроинтерфейсом экзоскелет с дополнительным страхующим механизмом, который реализуется специальным движением глаз вбок. Для управления самим экзоскелетом использовалась ЭЭГ-гарнитура, а регистрация движений глаз производилась методом электроокулографии. Это сделано для того, чтобы экзоскелет не выполнил какую-либо команду по ошибке — например, раньше времени не отпустил предмет, находящийся в руке.
Всего для испытаний системы было приглашено шесть добровольцев. Все испытуемые за 8-10 минут освоились с системой, научившись выполнять захват рукой и прерывать непредвиденное движение с помощью ЭОГ. Система была смонтирована на кресло-коляску для возможности использования за пределами лаборатории и добровольцы смогли посетить ресторан, в котором смогли брать в руку бутылку и пить из нее, пользоваться вилкой, брать и передавать банковскую карту, а также есть чипсы руками и расписываться в счете после оплаты.
В общей сложности каждый доброволец провел четыре часа с экзоскелетом, управляемым нейроинтерфейсом, при этом с помощью ЭОГ было прервано 16,3 ± 4,5 процентов движений экзоскелета. Испытуемые охарактеризовали протестированную систему как применимую в быту и не сообщили о каких-либо побочных эффектах или дискомфорте. По мнению исследователей, система может эффективно использоваться в повседневной жизни парализованных людей, поскольку не требует хирургического вмешательства для установки нейроинтерфейса, проста в освоении и обладает механизмом защиты от ложных срабатываний.
Нейроинтерфейсы нередко используются в экспериментальной медицине, особенно при реабилитации частично или полностью парализованных людей. В Калифорнийском университете, например, научили ходить полностью парализованного ниже пояса человека, а исследователи из Университетов Питтсбурга и Чикаго вернули добровольцу осязание в ампутированной руке, после чего он смог чувствовать прикосновения с помощью протеза.
Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении
Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.