Нейроинтерфейс улучшил работу конечности после инсульта
Елизавета Ивтушок, N+1
Результаты показали, что такая тренировка в течение девяти недель способна улучшить моторные функции на 36 процентов. Статья с исследованием опубликована в журнале Open Science.
Одним из самых распространенных последствий инсульта является гемипарез – частичная потеря моторных функций (парез) конечностей одной из сторон тела. Используемые методы реабилитации (например, физиотерапия) способны частично восстановить потерянные функции, однако их эффективность оценивается в 70 процентов. Развитие технологий в сфере использования нейрокомпьютерных интерфейсов(также известных как интерфейсы «мозг-компьютер») может помочь в восстановлении моторных функций даже после самых серьезных повреждений, вызванных инсультом.
Авторы новой работы использовали ЭЭГ-нейроинтерфейс, с помощью которого движение руки, представленное пациентом, трансформируется в электросигнал, который затем при помощи компьютера посылается к электродам на мышцах пораженной конечности в виде сенсорного сигнала. Движения мышц считываются с помощью электромиографии, а для обратной связи использовались площадки под ладони, которые позволяли пациенту одновременно и увидеть, и почувствовать движение конечности.
По мнению авторов, для эффективной работы такого интерфейса нужно подобрать оптимальное время, необходимое компьютеру для того, чтобы обработать сигнал от ЭЭГ и послать обратный сигнал к мышцам. В предыдущих исследованиях подобных технологий использовалосьвремя в интервале от 200 до 300 миллисекунд. Ученые проверили, улучшится ли качество работы интерфейса, если время, которое используется компьютером для возврата сигнала, будет в промежутке от 0 до 100 миллисекунд.
В течение девяти недель они проводили эксперимент с участием одного пациента, пережившего инсульт за полгода до начала исследования. Во время эксперимента пациента подключали к интерфейсу и просили представить, как он двигает своей левой (пораженной вследствие инсульта) рукой. После этого сенсорный сигнал посылался к конечности через 16, 24, 28 или 96 миллисекунд (в случайном порядке). Во время исследования ученые провели 10 попыток, каждая из которых длилась по 30 минут.
Экспериментальные условия. a) ЭЭГ-шапочка; b) устройство, записывающие сигналы ЭЭГ и ЭМГ; c) компьютер; d) поврежденная рука; e) подставка под руку (Darvishi et al. / Open Science 2017).
В конце каждой недели тренировки исследователи измеряли изменения в работоспособности конечности при помощи тестирования активности руки (англ. action research arm test, сокращенно ARAT), разработанного для изучения эффективности реабилитации пациентов после инсульта. Результаты теста показали, что тренировка с использованием интерфейса улучшила моторные функции на 36 процентов.
Показатели ARAT на каждой неделе эксперимента
Ученые отмечают, что для подтверждения полученных ими результатов необходимо увеличить число участников исследования, однако уменьшение времени возврата сенсорного сигнала, по их мнению, может существенно улучшить известные методы реабилитации с использованием нейрокомпьютерных интерфейсов.
Нейроинтерфейсы в последнее время все чаще используются как средство реабилитации дисфункции конечностей после различных травм. В качестве примеров можно привести системы, позволяющие управлять отдельными пальцами протеза, самостоятельно принимать пищу, передвигаться и осязать искусственную руку при параличе конечностей, а также частично восстановить спинной мозг после травмы и общаться с «запертыми» людьми. На сегодняшний день скорость передачи данных с помощью неинвазивного нейроинтерфейса удалось довести до одного символа в секунду.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
01.09.2017