Обычная схема использования интерфейсов «мозг-компьютер» при параличе достаточно стандартна: вживленные в мозг электроды считывают паттерны электрической активности, отвечающие за движение.
После чего эти паттерны расшифровываются, преобразуются в соответствующие аппаратные команды и затем передаются на протез или экзоскелет, который восстанавливает двигательную активность пациента. Впрочем, не так давно исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв модифицировали схему: теперь уже интерфейс управляет непосредственно самими руками пациента, отправляя команды на стимулирующие мышцы электроды.
Новое исследование авторов из Вашингтонского университета подходит к этой тематике с третьей стороны, рассматривая случаи гибели моторной коры одного полушария в результате инсульта. Эта работа опубликована в журнале Stroke.
Как мы знаем, движениями правой руки управляет левое полушарие, а левой – правое. Поэтому если при инсульте страдает, например, левое полушарие, человек становится парализован на правую руку и правую ногу. Тем не менее, как установили авторы работы около 10 лет назад, сначала возникает некий подготовительный сигнал в одноименном полушарии. Поэтому при инсульте в левом полушарии сигнал о планировании движения правой рукой или ногой возникает, но затем он уходит «в никуда». Новое устройство Ipsihand, разработанное в Вашингтоне, использует этот сигнал для управления кистью парализованной руки. Оно представляет собой ЭЭГ-интерфейс и экзоскелет, надевающийся на предплечье и кисть.
Устройство обнаруживает намерение пациента раскрыть или сжать парализованную руку, и выполняет это движение, сгибая второй и третий пальцы навстречу большому.
При реабилитации самые большие успехи пациенты делают в первые три месяца после инсульта, затем результаты выходят на плато. Поэтому прибор тестировался на пациентах, потерявших подвижность руки полгода назад.
Участникам было предложено использовать устройство как минимум пять дней в неделю, по 10 минут до двух часов в день. Тринадцать пациентов начали терапию, но трое из них выбыли из-за проблем, не связанных со здоровьем, плохого прилегания устройства к кисти или невозможности выполнения условий тренировок. Десять пациентов завершили исследование.
Добровольцы прошли стандартное тестирование двигательных способностей в начале исследования и каждые две недели на его протяжении (3 месяца). Тест измерял их способность хватать и удерживать предмет своими руками, и делать большие движения руками. Среди прочего, участникам было предложено взять блок и поместите его на вершине башни, надеть трубку на более узкую трубку, и поднести руку ко рту.
После 12 недель использования устройства, у десяти пациентов индекс двигательных способностей увеличился в среднем на 6,2 балла по 57-балльной шкале. То есть, тренировка с интерфейсом «мозг-компьютер» помогала людям улучшать возможности самостоятельного движения парализованной рукой.
«Увеличение на шесть очков представляет из себя значимое улучшение качества жизни, — отмечает Эрик Лейтхард, один из соавторов исследования. — Для некоторых людей, это представляет собой разницу между тем, чтобы не суметь надеть штаны и самим в состоянии сделать так».
Текст: Алексей Паевский