Обезьяну научили мысленно управлять конечностями спящего товарища

Исследователи из Корнельского университета дают новую надежду на лечение паралича. Они провели эксперимент, в ходе которого бодрствующая обезьяна посылала нервные импульсы, передаваемые электродами обезьяне спящей, и рука последней двигалась.

Полностью усыплённый макак-резус управлял джойстиком для выполнения конкретных задач под действием мысленных импульсов другой особи. Эти условия были необходимы для имитации полного паралича: мозг отключён от мышц, которыми он стремится управлять.

"Мы продемонстрировали, что мозг может контролировать движения конечностей, над которыми у него формально нет управления", — сообщает ведущий автор исследования Марьям Шанечи (Maryam Shanechi) из Школы электротехники и вычислительной инженерии при Корнельском университете.

Система, позволившая осуществить чудо, выглядит следующим образом: головной мозг бодрствующей обезьяны подключён к спинному мозгу "парализованной" через 36 электродов и компьютер, который расшифровывает и ретранслирует нервные сигналы.

Первый макак, "хозяин", сидел неподвижно в специальном кресле перед экраном компьютера, на котором был изображён зелёный круг и курсор, передвигающийся между двумя точками. Второе животное, "аватар", был полностью парализован седативными препаратами и сидел в соседнем помещении от хозяина. Его рука была привязана к джойстику, который должен управлять курсором на зелёном круге первого компьютера.

Когда хозяин думает о перемещении курсора, сигналы его мозга декодируются, чтобы определить, в каком направлении он хотел бы направить курсор, и данные передаются в спинной мозг аватара, который физически манипулирует джойстиком. Каждый раз, когда курсор совпадал с точкой на экране, хозяин получал глоток фруктового сока в качестве награды.

Предыдущие эксперименты по освоению так называемого интерфейса "мозг-компьютер" продемонстрировали эффективность этой методики мысленного управления формально неконтролируемыми конечностями. Шанечи утверждает, что ей и её коллегам впервые удалось заставить одного животного управлять конечностью другого и сделать это с определённой целью — в данном случае, с целью управления компьютерным курсором, а не ради простого подёргивания.

"Наши выводы доказывают, что силы мысли достаточно для манипуляций конечностями по крайней мере в двух измерениях, даже в условиях отсутствия физиологической связи между мозгом и мышцами", — поясняет исследовательница.

Данная работа, в первую очередь, направлена на изучение потенциальных методов лечения паралича. Эта болезнь может быть следствием повреждения центральной нервной системы, инсульта, болезни Паркинсона или несчастного случая.

Самой сложной задачей при установке интерфейса "мозг-компьютер" является декодирование мозговых импульсов и непосредственная стимуляция спинного мозга: ранее эксперименты позволяли выполнять лишь повторяющиеся задачи, либо бесцельно двигать конечностями "аватара". Шанечи же удалось заставить обезьян сыграть в целую игру.

"Результат их игры оказался впечатляющим. Они достигали цели в 84% случаев!" — восхищается Шанечи в пресс-релизе.

Коллеги корнельских биоинженеров, не принимавшие участия в исследовании, отмечают, что главный гарант правдоподобности эксперимента — это использование двух разных особей. Когда подобные опыты ставятся на одном животном, к примеру, управляющим протезом, непонятно, где истинное управление силой нейронных импульсов, а где — сенсорная обратная связь от сохранившихся мышечных сокращений.

Результаты удивительного эксперимента были описаны в статье журнала Nature Communications.