Спинномозговые импланты сделали из обезьяны аватара



Схема опыта: обезьяна-управляющий (вверху) следит за курсором на экране и пытается двигать его конечностью обезьяны-аватара (внизу). (Иллюстрация авторов работы.)

С помощью имплантатов, введённых в головной и спинной мозг разных обезьян, удалось добиться передачи двигательных нервных импульсов от одной особи к другой. В перспективе эта технология должна вернуть подвижность парализованным людям.

Повреждения спинного мозга грозят параличом, более или менее обширным, и до сих пор нет достаточно эффективного средства, которое позволило бы, например, восстановить подвижность конечностей: приходится полагаться на везение, каждый раз надеясь, что повреждения не слишком серьёзны. Джеймс Кэмерон в своём «Аватаре» придумал своеобразный способ избавления героя от инвалидной коляски, поместив его сознание в аватар — тело инопланетянина.

И это можно было бы считать недостижимой фантастикой, если бы не работа исследователей из Корнеллского и Гарвардского университетов (оба — США), которым удалось сделать нечто похожее для обезьян.

В экспериментах Зива Уильямса (Ziv Williams) и его коллег двум обезьянам вживляли электроды: одной — в головной мозг, другой — в спинной. Обезьяна, у которой электроды были в спинном мозге, служила аватаром; её обработали так, чтобы она утратила контроль над собственным телом. Рука аватара лежала на джойстике, которым можно было двигать по экрану курсор, сам же экран находился перед управляющим животным, у которого электроды были введены в мозг.

Паралич не означает, что двигательные нейроны в мозге перестают работать: индивидуум всё равно представляет какие-то движения, и нервные клетки посылают соответствующие сигналы. Другое дело, что эти сигналы не могут пройти по повреждённому спинному мозгу. Однако можно проложить обходной путь и передать импульсы из мозга на те спинномозговые нейроны, которые лежат после участка повреждения. С обезьянами как раз попытались воссоздать такую ситуацию, только передачу импульса осуществляли между разными особями. Так, по словам учёных, можно было наиболее полно воссоздать картину паралича, когда между головным мозгом и конечностью нет никакого сообщения, — что невозможно при экспериментальном временном параличе.

Для того чтобы передать сигнал от головного мозга, его нужно дешифровать, а потом вручить спинномозговым нейронам. Нейроны коры посылают мышцам множество импульсов, на подробный анализ которых может уйти много времени и сил, но исследователи и не ставили себе целью точно сопоставить нейронный импульс и его кинетический эффект, проявляющийся в том или ином мышечном сокращении. Движение руки аватара происходило не из суммирования элементарных инструкций, а ввиду появления цели, которой нужно достичь благодаря движению.

То есть учёные концентрировались на тех импульсах, которые направляли конечность к определённой цели. Проще говоря, расшифровывали не движение, а намерение.

И им сопутствовал успех: как пишут исследователи в Nature Communications, обезьяна-контролёр смогла двигать рукой обезьяны-аватара и гонять курсор по экрану так, чтобы получить вознаграждение. Движения происходили в одной плоскости, однако, надо думать, возможность манипуляции конечностью аватара во всех направлениях — это лишь вопрос времени. (Авторы работы, кстати, не скрывают, что вдохновлялись в том числе и известным кинофильмом Кэмерона.) И такие аватары, конечно же, лишь переходный этап: в перспективе эту технологию можно будет реализовать, так сказать, в пределах одного тела, чтобы мозг парализованного человека снова смог управлять его же конечностями.

Стоит также заметить, что это не первая работа по передаче мыслей с помощью нейроэлектронных приспособлений. Почти год назад мы сообщали об экспериментах исследовательской группы Мигеля Николелиса, которому вместе с коллегами удалось наладить сообщение между мозгами двух крыс, причём одна из них выполняла то, о чём думала другая. Среди других известных экспериментов г-на Николелиса и его сотрудников можно упомянуть работу по передаче мысли обезьяны на искусственную руку, чтобы заставить её двигаться. Словом, вышеописанные результаты экспериментов по передаче «мыслей» между головным и спинным мозгом опираются на весьма обширные наработки.

Источник

«Между прочим, религиозный студент может придти в замешательство, недоумевая зачем бог создаёт проблемы, снабжая хищников красивой адаптацией для ловли добычи, при этом другой рукой снабжая добычу красивой адаптацией, препятствующей этому. Видимо он наслаждается этим спортом как зритель»

Ричард Докинз

Научный подход на Google Play

Файлы

Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!

Устройство нашей Вселенной

Научные основы качественного долголетия и антистарения

Анатомия разума