Идея технологии принадлежит Грегуару Куртину (Grégoire Courtine – англ.). «Цифровой мост» в буквальном смысле соединяет головной мозг и периферическую нервную систему, позволяя парализованным пациентам передвигаться без инвалидного кресла и в 20% случаях восстанавливать функцию ходьбы.
Пример из жизни
Джерт-Джан Оскам в 28 лет после травмы (падение с велосипеда) остался почти полностью парализованным: нижняя часть туловища была парализована на 100%, руки были парализованы на 30%. Сейчас ему 40 лет он самостоятельно передвигается на небольшие дистанции по ровной поверхности, но при работе по дому и ходьбе на дальние дистанции он использует устройство «Цифровой мост».
Пример реального пациента, кому технология помогла, я нашел в открытых источниках. Сама технология привлекает к себе внимание исследователей уже более 12 лет.
Разбираем технологию по частям
Чтобы понять, как работает такое устройство в одном абзаце опишу передачу сигнала (нервного импульса) и начало процесса движения.
В головном мозге возникает импульс (сознательный и (или) бессознательный) о том, что необходимо начать движение. Со скоростью 5 м/c сигнал идет из головного мозга в спинной мозг, далее распределяется по периферической нервной системе, т. е. по тем нервным стволам, которые отвечают за работу скелетно-мышечного аппарата. Проще говоря, когда сигнал от головного мозга попадает к окончаниям нервных стволов, приводящих в движение мышцы, происходит сам акт движения.
Как правило после аварий, в результате которых происходит перелом позвоночника, серьезно повреждаются те нервные волокна, которые отвечают за передачу сигнала от позвоночника к мышцам. Соответственно импульс не поступает, мышцы в движение не приводятся, человек не может ходить.
Доктор Грегуар Куртин с коллегами предположили, что если каким-то образом усилить сигнал от головного мозга и его проведение по нервным волокнам (т. е. замещая то, что изначально нам дала природа с помощью технологий), то можно «заставить» мышцы двигаться, т. е. вернуть человеку привычную и естественную функцию движения.
В самом начале своих исследований они разработали следующую схему.
Двухдисковый имплант устанавливается в кости черепа пациента и соединяется с имплантом, установленным в позвоночник, тем самым усиливая импульс, проходящий по нервным волокнам. То есть фактически устройство помогает передавать сигналы из головного мозга в спинной мозг и далее сигнал идет по нервным волокнам, приводя в действие нервы, отвечающие за управление скелетно-мышечным аппаратом, т. е. происходит акт движения. Запускается и отключается устройство посредством компьютера, который пациенты носят с собой в рюкзаке.
Но исследователи столкнулись с тем, что контролировать устройство было невозможно, оно само постоянно и непрерывно посылало импульсы, приводя мышцы в движение, фактически в активном состоянии оно контролировало пациента, приводя к ненужным движениям и истощая пациентов.
Встал вопрос, как контролировать устройство. Во многих источниках (как правило на информационных сайтах и в социальных сетях) пишут, что устройство контролируется «силой мысли». На самом деле здесь исключительно научный подход. Усовершенствовать ту часть устройства, которая находится в головном мозге, помогли принципы машинного обучения. Ученые «научили» устройство «фильтровать» импульсы, необходимые для начала движения от других импульсов, т. е. устройство приходит в действие, когда оно идентифицирует определенный паттерн специфичных импульсов, отвечающих за движение. Таким образом устройство помогает человеку передвигаться.
«Побочный» эффект устройства
Первоначально основной целью медиков было помочь парализованным пациентам снова начать передвигаться непосредственно с помощью устройства. Но при наблюдении за участниками исследования специалисты обнаружили, что постоянное использование устройства помогает нервным волокнам проводить импульсы с нужной скоростью самостоятельно. Т. е. фактически с помощью устройства нервные волокна парализованных пациентов восстанавливали свою естественную функцию! Та часть периферической нервной системы, ответственная за контроль скелетно-мышечной системы обучалась заново передаче сигналов. Устройство не просто заместило функцию ходьбы, оно позволило пациентам реабилитироваться и частично вернуть себе функцию движения. Вот такой приятный побочный эффект.
Будущее не за горами
К сожалению, данная технология пока не доступна для широкого применения, исследования еще продолжаются, совершенствуется и сама технология и ее последствия на организм пациента. Но радует то, что технологии подружились настолько, что системы искусственного интеллекта теперь не просто помогают в написании рефератов и курсовых работ, но и помогают создавать умные устройства для помощи пациентам, возвращая им качество жизни и свободу движений
Дополнительно
Для тех, кто хочет узнать о данной технологии более подробно и изучить научную сторону вопроса более детально вот ссылка на PubMed, где вы сможете изучить научную сторону вопроса: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30382197/.
Disclaimer: статья носит информационный характер, не является клинической рекомендацией и не заменяет консультацию врача. Если у вас есть проблемы со здоровьем необходимо обратиться к врачу.