В последнее время мы достаточно часто слышим о различных высокотехнологичных протезах, которые могут управляться сигналами, считываемыми с нервных окончаний поврежденных конечностей. Более того, некоторые такие протезы могут обеспечить тактильную обратную связь, передавая в мозг сигналы через нервные окончания, к которым они подключены. Но что делать в том случае, если повреждения затронули нервную систему руки или ноги человека, сделав невозможным подключение к ней электронных цепей протеза? Оказывается, выход уже практически существует, и этим выходом станет технология прямого подключения к головному мозгу, разработанная и экспериментально проверенная исследователями из Чикагского университета и Университета имени Джона Хопкинса.
В процессе разработки новой технологии объединенная группа исследователей провела ряд экспериментов, в ходе которых в определенные области головного мозга подопытных макак-резусов подавались электрические сигналы. В самых первых экспериментах ученые выяснили характеристики электрических сигналов, которые успешно интерпретировались мозгом подопытной обезьяны как ощущения от прикосновений к различным частям их пальцев и рук. Следующим шагом стали эксперименты, которые позволили ученым точно выяснить, как мозг соотносит форму и амплитуду электрического сигнала с силой тактильных ощущений, т.е. с силой давления, оказываемого на поверхность кожи конечностей. И на последнем этапе исследований ученые измеряли временные параметры электрического воздействия на мозг, что позволило более тонко подобрать характеристики электрических импульсов для того, чтобы обеспечить моментальную реакцию на прикосновение протеза к поверхности какого-нибудь предмета.
В настоящее время исследователи работают над воплощением разработанных ими технологий в реальности, в виде специализированной системы управления протезными устройствами, которые будут передавать сигналы обратной связи непосредственно в мозг человека. Первым протезом с прямым подключением к мозгу станет протез руки, который сейчас разрабатывается инженерами и учеными Университета имени Джона Хопкинса и который вскоре станет самым сложным высокотехнологичным протезом в мире, ведь в нем будет использовано более сотни датчиков, измеряющих силу давления и механические силы, воздействующие на различные части этого устройства.
Конечно, до того момента, когда может быть начато производство и массовое применение подобных протезов, пройдет немало времени, ведь передача электрических сигналов непосредственно в мозг человека в течение длительного времени является еще достаточно малоизученной областью и может вызвать непредсказуемые последствия. Поэтому ученые еще предстоит доказать что их технология безопасна и надежна при ее долговременном использовании, а это можно будет сделать только при помощи обширных и длительных клинических испытаний на животных и на людях-добровольцах. При этом, клинические испытания на людях могут показать, что передача электрических сигналов может обеспечить крайне низкую разрешающую способность тактильной обратной связи, что может вынудить ученых в корне переработать технологию и заново проводить всю программу испытаний.
- Подпись автора
