Учёные из Питтсбургского университета сделали ещё один шаг в совершенствовании протезов — теперь люди с ограниченными возможностями могут чувствовать прикосновения к электронным аналогам утраченных частей тела. Что ещё сделало научное сообщество, чтобы уподобиться самой природе?
Здоровый человек вряд ли часто задумывается о том, сколько вокруг него людей с физическими отклонениями разной степени тяжести. Потеря конечностей, паралич, отказывающие органы кажутся нам чем-то очень страшным и далёким, но на деле около миллиарда человек испытывают проблемы с собственным телом, причём из них около 190 млн страдают от тяжёлых нарушений. Но благодаря новым технологиям будущее всех этих людей уже не выглядит таким безнадёжным. Последние исследования учёных из Питтсбургского университета — лишнее тому доказательство.
Исследователи разработали методику, с помощью которой пациент может чувствовать прикосновения к протезу. В её основе лежит принцип стимуляции определённых участков мозга, ответственных за тактильное восприятие. Работает это таким образом: сначала учёные выясняют, какой именно участок мозга больного отвечает за распознавание прикосновений (для этого достаточно нажать на здоровую часть тела и с помощью специальных приборов засечь активный в этот момент участок головного мозга). Затем в него вживляются нейрочипы, которые стимулируют работу мозга электрическими сигналами силой от 15 до 100 миллиампер. Стоит отметить, что помещение чипов непосредственно в участок головного мозга опасно для пациента, поэтому обычно они располагаются снаружи черепа, хоть это и снижает точность восприятия сигнала.
Через три недели после начала эксперимента, когда нейрочип работал с силой 80 миллиампер, пациент почувствовал прикосновение к протезу, ощущающееся как надавливание. В ходе другого опыта больной смог определить, к какому именно пальцу его протеза прикасается исследователь.
Нельзя сказать, что этот метод придумали в Питтсбурге. Уже несколько лет исследователи всего мира (в том числе и учёные из Лаборатории нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова) пытаются заставить протезы работать как живые конечности тем же самым способом. И они достигли успехов: сейчас пациент вполне может установить себе протез, обладающий целым рядом двигательных функций, так что новая работа в данной области — не столько прорыв, сколько закономерность.
Достигнуть таких выдающихся результатов помогла высокая обучаемость нашей нервной системы. При повреждении органа отвечающие за него нейроны не теряют связи между собой и могут просто поменять направление передачи сигнала. И вот перед нами появляется неодушевлённый предмет, максимально приближённый по функциям к живому органу.
Многие современные открытия вызывают упорные ассоциации с романами Айзека Азимова. Фраза «напечатать орган на принтере» звучит фантастически, но явление давно стало частью нашей действительности. 3D-принтер — это устройство, которое может выполнить трёхмерную модель любой формы и из любого материала. Технология создания протезов с его помощью уже отработана: в итоге модели получили более правильную анатомическую форму, уменьшилось время операции, срок реабилитации сократился на две недели, приживаемость улучшилась до 98%. Сейчас эта процедура стоит вполне умеренных денег: специалисты называют цифры в районе 15-25 тыс. рублей для простых моделей. В 2015 году 3D-принтеры начали применять для распечатки внутренних органов. Так была создана щитовидная железа, которая прижилась в организме мыши. Значит, подобные операции для людей тоже совсем не за горами.
Разработки в области печати органов идут очень активно: учёные пытаются создать таким образом кровеносные сосуды, сердце и даже мозг, но в последнем случае шансы на успех в ближайшем будущем очень невелики: специалисты знают, как устроен самый сложный орган нашего организма, но многие процессы, происходящие внутри него, остаются загадкой. Сейчас многие учёные рассматривают эти разработки как возможность ещё более детально изучить функции мозга.
Авторы: Юлия Попова, Дмитрий Юрьев