Австралийские исследователи протестировали новый метод использования нейрокомпьютерного интерфейса для восстановления функций поврежденных вследствие инсульта конечностей. Результаты показали, что такая тренировка в течение девяти недель способна улучшить моторные функции на 36 процентов. Статья с исследованием опубликована в журнале Open Science.
Одним из самых распространенных последствий инсульта является гемипарез — частичная потеря моторных функций (парез) конечностей одной из сторон тела. Используемые методы реабилитации (например, физиотерапия) способны частично восстановить потерянные функции, однако их эффективность оценивается в 70 процентов. Развитие технологий в сфере использования нейрокомпьютерных интерфейсов (также известных как интерфейсы «мозг-компьютер») может помочь в восстановлении моторных функций даже после самых серьезных повреждений, вызванных инсультом.
Авторы новой работы использовали ЭЭГ-нейроинтерфейс, с помощью которого движение руки, представленное пациентом, трансформируется в электросигнал, который затем при помощи компьютера посылается к электродам на мышцах пораженной конечности в виде сенсорного сигнала. Движения мышц считываются с помощью электромиографии, а для обратной связи использовались площадки под ладони, которые позволяли пациенту одновременно и увидеть, и почувствовать движение конечности.
По мнению авторов, для эффективной работы такого интерфейса нужно подобрать оптимальное время, необходимое компьютеру для того, чтобы обработать сигнал от ЭЭГ и послать обратный сигнал к мышцам. В предыдущих исследованиях подобных технологий использовалось время в интервале от 200 до 300 миллисекунд. Ученые проверили, улучшится ли качество работы интерфейса, если время, которое используется компьютером для возврата сигнала, будет в промежутке от 0 до 100 миллисекунд.
В течение девяти недель они проводили эксперимент с участием одного пациента, пережившего инсульт за полгода до начала исследования. Во время эксперимента пациента подключали к интерфейсу и просили представить, как он двигает своей левой (пораженной вследствие инсульта) рукой. После этого сенсорный сигнал посылался к конечности через 16, 24, 28 или 96 миллисекунд (в случайном порядке). Во время исследования ученые провели 10 попыток, каждая из которых длилась по 30 минут.
В конце каждой недели тренировки исследователи измеряли изменения в работоспособности конечности при помощи тестирования активности руки (англ. action research arm test, сокращенно ARAT),
для изучения эффективности реабилитации пациентов после инсульта. Результаты теста показали, что тренировка с использованием интерфейса улучшила моторные функции на 36 процентов.
Ученые отмечают, что для подтверждения полученных ими результатов необходимо увеличить число участников исследования, однако уменьшение времени возврата сенсорного сигнала, по их мнению, может существенно улучшить известные методы реабилитации с использованием нейрокомпьютерных интерфейсов.
Нейроинтерфейсы в последнее время все чаще используются как средство реабилитации дисфункции конечностей после различных травм. В качестве примеров можно привести системы, позволяющие управлять отдельными пальцами протеза, самостоятельно принимать пищу, передвигаться и осязать искусственную руку при параличе конечностей, а также частично восстановить спинной мозг после травмы и общаться с «запертыми» людьми. На сегодняшний день скорость передачи данных с помощью неинвазивного нейроинтерфейса удалось довести до одного символа в секунду.
Елизавета Ивтушок
Это первый случай заражения людей этим паразитом
Австралийские врачи обнаружили в мозге жительницы Нового Южного Уэльса личинку паразитического червя Ophidascaris robertsi, взрослые особи которого живут в пищеводе и желудке ковровых питонов. До этого пациентку больше года лечили от эозинофильной пневмонии — однако установить ее причину удалось только когда, женщина начала жаловаться на забывчивость и усиление депрессии, после чего медики сделали томографию мозга и биопсию. Как отмечается в статье для журнала Emerging Infectious Diseases, это первый известный случай заражения человека O. robertsi. Скорее всего, женщина проглотила яйца паразита вместе с листьями съедобных растений, которые собирала на озере около дома. Дикие и домашние животные часто передают людям паразитов и возбудителей инфекций. Такие случаи, как правило, не удивляют врачей и хорошо поддаются лечению. Тем не менее, порой люди заражаются от животных по-настоящему экзотическими болезнями. Например, недавно мы рассказывали о том, как игуана укусила трехлетнюю девочку за руку и инфицировала ее нетуберкулезной микобактерией Mycobacterium marinum. А британские медики выявили у мужчины, которого покусал бродячий кот, совершенно новый вид патогенных бактерий из рода Globicatella. Похожий пример описала команда врачей, которую возглавил Санджайа Сенанаяке (Sanjaya N. Senanayake) из Службы здравоохранения Канберры. В центре внимания специалистов оказалась 64-летняя жительница Нового Южного Уэльса, которая в январе 2021 года попала в больницу местного уровня с жалобами на боли в животе, диарею, сухой кашель и ночную потливость. Эти симптомы длились на протяжении трех недель. Компьютерная томография выявила поражение легких по типу матового стекла и повреждение печени и селезенки, а концентрация эозинофилов в жидкости, полученной при бронхоскопии, составила около 30 процентов. При этом никаких признаков злокачественных новообразований, инфекций, паразитов и аутоиммунных заболеваний выявить не удалось. В результате женщине диагностировали эозинофильную пневмонию неясной этиологии и прописали преднизолон, благодаря которому ее состояние частично улучшилось. Однако спустя три недели пациентку доставили в больницу в Канберре с рецидивом лихорадки и постоянным кашлем на фоне приема преднизолона. Здесь ее осмотрели Сенанаяке и его коллеги. Повторная компьютерная томография подтвердила, что у женщины поражены легкие, печень и селезенка, но выявить причину ее состояния не удавалось. Судя по результатам анализов, она не была заражена патогенными бактериями или грибками, в ее крови не было антител к паразитическим плоским червям шистосоме, эхинококку и двуусткам, а в фекалиях отсутствовали их яйца. Поскольку в молодости пациентка путешествовала по Южной Африке, Азии и Европе, медики предположили, что она может быть заражена кишечными угрицами (Strongyloides), и в дополнение к преднизолону и микофеноловой кислоте прописали ей ивермектин в течение двух дней подряд и повторную дозу через две недели. К середине 2021 года состояние легких и печени у пациентки, судя по результатам компьютерной томографии, улучшилось, хотя поражение селезенки сохранилось. В январе 2022 года врачи назначили ей меполизумаб, благодаря чему концентрация эозинофилов в крови пришла в норму, что позволило уменьшить дозу преднизолона без усиления респираторных синдромов. Однако затем в течение трех месяцев на фоне приема меполизумаба, микофеноловой кислоты и преднизолона женщина начала жаловаться на усиление депрессии (от которой она страдала и прежде) и забывчивость. Чтобы понять причину этих новых симптомов, Сенанаяка и его коллеги провели пациентке магнитно-резонансную томографию головного мозга, которая выявила поражение правой лобной доли размером тринадцать на десять миллиметров. В июне 2022 года врачи провели биопсию, в результате которой заметили и удалили из очага поражения струнообразную структуру. При ближайшем рассмотрении оказалось, что это живой и подвижный гельминт длиной 80 миллиметров. Осмотрев паразита, исследователи по его красной расцветке и строению ротового аппарата, кишечника и репродуктивной системы пришли к выводу, что перед ними личинка круглого червя Ophidascaris robertsi третьего возраста. Генетический анализ подтвердил гипотезу. Основным хозяином O. robertsi считается ковровый питон (Morelia spilota) — крупная змея, широко распространенная в Австралии и на близлежащих островах. Взрослые паразиты обитают в пищеводе и желудке питонов, а их яйца выходят наружу с фекалиями. После этого они попадают в организм промежуточных хозяев — мелких млекопитающих. А когда тех съедают питоны, жизненный цикл паразита замыкается. По словам Сенанаяки и его коллег, их пациентка стала первым человеком, у которого диагностировали заражение O. robertsi. Более того, в человеческом организме никогда не находили и других представителей рода Ophidascaris (кроме того, этих червей никогда не находили в мозге животных). Вероятно, женщина получила змеиных паразитов от ковровых питонов, которые жили в озере рядом с ее домом. Непосредственно со змеями она не контактировала, однако собирала на берегах водоема новозеландский шпинат (Tetragonia tetragonoides), на листьях которого могли остаться яйца O. robertsi. Судя по всему, женщина проглотила яйца паразита, когда готовила или ела листья шпината, в результате чего и произошло заражение. После операции пациентке назначили курс ивермектина и альбендазола, чтобы уничтожить паразитов, которые потенциально могли находиться в других органах (а также курс дексаметазона для борьбы с воспалением). Через шесть месяцев уровень эозинофилов у нее оставался в норме, а проблемы с забывчивостью и депрессией частично разрешились (хотя и не исчезли полностью). По мнению авторов, большая часть проблем со здоровьем у пациентки объяснялась перемещениями личинок во внутренние органы, при этом препараты по подавлению иммунитета, которые она получала в начале лечения, позволили по крайней мере одному из паразитов проникнуть в мозг. А вот поражение селезенки, которое сохранилось даже после лечения, скорее всего, следует считать отдельной патологией. Ранее мы рассказывали о том, как паразиты способствовали горизонтальному переносу генов между змеями и лягушками. В результате длинный ретротранспозон Bovine-B переходил от змей к лягушкам как минимум 54 раза в период между 85 и 1,3 миллионами лет назад.