Нейроимпланты, нейроинтерфейсы, восстановление нервных путей

07.08.24. Neuralink вживила имплант в мозг второму пациенту



Neuralink успешно имплантировала второму пациенту мозговой чип. В его мозгу сейчас работают 400 электродов. У него была трама спинного мозга, как и у первого пациента, которого парализовало в результате несчастного случая при дайвинге. Кроме того, в Neuralink заявили, что работают над восстановлением функции конечностей у людей с параличом с помощью вживления электродов в спинной мозг, что может служить «потенциальным обходным путем» при травме спинного мозга. Об этом в подкасте рассказал главный хирург Neuralink Мэтью Макдугалл. Он отметил, что компания добилась в этом «огромного прогресса»: она испытала имплант на животных под анестезией и во время процедуры смогла заставить их ноги двигаться так, «как будто бы они ходят». Но он отметил, что это еще предварительные результаты.


2023. Нейрочип NeuralTree предотвращает приступы эпилепсии



Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны (Махса Шоаран и Стефани Лакур) разработали нейрочип NeuralTree, который мониторит приближение эпилептических приступов и препятствует их развитию. Устройство использует 256-канальную сенсорную матрицу с высоким разрешением и энергоэффективный процессор машинного обучения. Для обучения системы использовали биомаркеры, собранные при наблюдении за реальными пациентами с эпилепсией. При обнаружении нехороших паттернов в мозговых волнах, активируется нейростимулятор, расположенный на чипе, который посылает электрический импульс, чтобы заблокировать этот паттерн. Авторы исследования отмечают, что уникальность нейроинтерфейса в энергоэффективном многоканальном чипе. В предыдущих аналогичных устройствах было всего 32 сенсорных канала, что значительно ограничивало его производительность. Инженеры продолжат работу, чтобы добиться самоактуализации устройства: способности адаптироваться вслед за изменениями в нейронной сети головного мозга пациента.

2021. Создан мозговой имплант, который снимает любой тип боли без лекарств



Обычно хроническую боль глушат нейростимулятором в спинном мозге, однако это помогает от боли в ногах и спине, а вот с локализациями повыше - уже проблема. Ученые из Медицинской школы Гроссмана (Нью-Йорк) под руководством Джина Вонга и Валентино Мацциа, смогли создать имплант для головного мозга, который устраняет боль непосредственно там, где она воспринимается. Они нашли (в мозге крысы) область, которая активируются при боли, и область, активация которой компенсирует боль, и связали их посредством двух массивов микроэлектродов. Как только возникает боль - имплант активирует нейроны-компенсаторы боли. Его тестирование на моделях крыс показало впечатляющие результаты. Имплант хорошо справлялся с механической, хронической воспалительной и нейропатической болью в режиме реального времени.


2020. ARM создает мозговой имплант для парализованных людей



Оказывается, британский гигант цифровой электроники ARM (который разрабатывает чипы для всех смартфонов), активно занимается и медицинским направлением. В частности, совместно с Университетом штата Вашингтон, ARM разрабатывает мозговой имплант, который будет вживляться людям с повреждениями головного или спинного мозга. Он призван дать парализованным людям возможность не только полноценно двигать конечностями, но получать от них информацию. Так, чип позволит вновь чувствовать поверхность предметов и их температуру. Чип будет обмениваться данными со стимулятором, подключенным к спинному мозгу


2020. Создан нейроимплант, работающий от энергии магнитного поля



Современные имплантируемые нейростимуляторы работают от батарейки, и поэтому, эту батарейку приходится периодически заменять (а значит - проводить операцию). Ученые из Университета Райса под руководством Якоба Робинсона создали нейроимплант, который генерирует энергию из магнитного поля (а значит, батарейка может быть прикреплена за ухом, например). Ток генерируется с помощью двухслойной пленки. Один слой (металлический) - вибрирует в магнитном поле, второй (пьезоэлектрический) - генерирует ток. Без батарейки имплант можно сделать очень маленьким - меньше рисового зерна, и это позволит имплантировать его в мозг через кровеносные сосуды (а не сверля череп). Миниатюрные импланты для стимуляции работы мозга могут использоваться для лечения болезни Паркинсона, эпилепсии, депрессии, хронической боли и других состояний.


2020. Создан полимерный проводник для 3D-печати интерфейсов мозг-компьютер



Сейчас для реализации нейро-компьютерных интерфейсов в мозг вставляют металлические электроды. У них есть 2 недостатка. Во-первых, они слишком твердые и повреждают нейроны. Во-вторых, очень сложно сформировать матрицу таких электродов, т.к. 3D-притеры - не печатают металлом. Исследователи из MIT создали биосовместимый полимер, который проводит электрический ток и может быть впечатан 3D-принтером в любую структуру, твердую или мягкую, плоскую или объемную. Кроме того, этот полимер может соединяться и с металлическими проводниками - на первый взгляд - идеальное решение для интерфейса мозг-компьютер.


2020. Ученые вернули парализованному пациенту движение и осязание с помощью импланта



Команда ученых из института Баттеля (США) создала нейроинтерфейс для парализованного пациента, который 10 лет назад, занимаясь дайвингом, получил травму спинного мозга. Ему в мозг имплантировали чип, который реагирует на активизацию двигательных нейронов и активирует сенсорные нейроны кожной чувствительности. А в руку - электроды для стимуляции мышц и тактильной чувствительности. Таким образом, удалось создать систему, которая позволяет одновременно управлять движения руки и ощущением осязания. Правда, работает она пока только с громоздким компьютером, который интерпретирует сигналы мозга в импульсы электродов и обратно.


2019. Intel хочет создать нейрочип для травмированного спинного мозга



Компания Intel (совместно с Брауновским университетом) запустила двухлетний проект по созданию имплантируемого микрочипа, который позволит парализованным людям восстановить движение конечностей и контроль над мочевым пузырем после травм позвоночника. На первый взгляд, при травме спинного мозга - задача врачей - соединить оборванные нервные волокна. И зачем там нужен микропроцессор Intel? На самом деле в спинном мозге такое огромное количество нервных волокон, что соединить их пока не реально. Речь может идти только о распознавании общих паттернов нервной активности в спинном мозге, которые соответствуют основным движениям и командам (например, мочевому пузырю). Так вот для распознавания этих паттернов и нужен очень-очень сложный чип с нейросетью, который Intel хочет создать. На первых этапах имплант будут использовать для декодирования импульсов внешнюю компьютерную систему. Однако в дальнейшем он станет полностью автономным.


2016. Ученые восстановили функционирование парализованной ноги с помощью нейроимпланта


Ученые из Швейцарской высшей технической школы при поддержке компании Medtronic совершили большой шаг вперед в деле восстановления организма после травмы позвоночника. Сначала они записали паттерны нейросигналов в волокнах спинного мозга, иннервирующих ногу обезьяны. Потом заменили участок этих волокон нейроимплантом с нейростимулятором Medtronic (который имитирует записанные паттерны). Кроме того, в мозг обезьяне имплантировали еще один датчик, передающий возбуждение участка моторной коры мозга на нейростимулятор по беспроводной связи. В итоге, через несколько дней после операции обезьяна довольно неплохо восстановила способность ходить.


2016. Видео: парализованный человек снова может управлять рукой


Очень обидно, когда из-за небольшой травмы в шейном отделе позвоночника все тело (абсолютно здоровое) становится парализованным. Конечно, скоро медики научатся восстанавливать оборванные нервы, а пока они играются с нейроинтерфейсами. Команда разработчиков из университета Огайо создала для полностью парализованного парня систему связи между мозгом и рукой. В мозг имплантировали чип, улавливающий электрические сигналы мыслей. Затем эти сигналы преобразуются компьютером и направляются на матрицу электродов, которые активируют нужные мышцы руки. Сначала систему пришлось обучать: парню показывали на экране различные движения руки и фиксировали, какие области мозга у него при этом активируются.


2016. В Австралии разработали бионический спинной мозг


Для того, чтобы человек мог управлять экзоскелетом или бионическим протезом, как своей собственной конечностью, нужно как-то реализовать BMI-интерфейс (связь между мозгом и электроникой). На сегодняшний день такую связь реализуют с помощью вживления в мозг электродов, которые улавливают мозговые импульсы. Но, конечно, вживление железки в мозг - небезопасно, ведь приходится сверлить череп, повреждать кору мозга с риском занесения инфекции. Группа ученых из Унивеситета Мельбурна предложила другое решение - просунуть чувствительный электрод через вену из области груди аж в кровеносный сосуд в верхней части мозга. При этом не нужно сверлить, и мозг будет защищен от инфицирования гематоэнцефалическим барьером. А электрод сможет улавливать сигналы мозга и передавать их протезу, работая в роли бионического спинного мозга.


2015. Парализованный человек научился ходить с помощью интерфейса мозг-компьютер


Только недавно мы рассказывали о чудо-протезе руки, управляемой непосредственно из мозга, и вот уже сделан новый шаг в развитии данной технологии (причем, в прямом смысле). Ученые Калифорнийского университета смогли восстановить способность ходить у полностью парализованного человека. Управляющие сигналы считываются с его мозга с помощью шапочки, снимающей энцефалограмму и (минуя поврежденный спинной мозг) передаются на компьютер. Компьютер активирует электростимуляторы мышц ног и те сокращают нужные мышцы. Конечно пациенту (парализованному уже 5 лет) пришлось много тренироваться. На первом этапе он научился управлять аватаром в виртуальном пространстве, потом приступил к физическим тренировкам, чтобы нарастить мышцы.


2015. Протез руки интегрировали с мозгом



Мы уже писали о многих инновационных протезах руки, в том числе и о таких, которые позволяют не только управлять бионической рукой, но и чувствовать прикосновения. Но новый протез, созданный в Университете Джона Хопкинса под эгидой DARPA, все же заслуживает отдельного упоминания. Дело в том, что разработчики соединили управляющие провода протеза не с нервами руки или предплечья, а непосредственно с головным мозгом. Для этого пучки электродов были имплантированы в двигательную и сенсорную кору головного мозга человека. В ходе тестирования, пациент (с завязанными глаза) смог ***


2015. Видео: парализованный человек управляет робо-рукой и пьет пиво


Ученые из Калифорнийского технологического института иплантировали парализованному мужчине в мозг чип, который позволяет ему управлять роботизированной рукой при помощи силы мысли. Причем, управлять настолько точно, что даже можно выпить пива, не облившись. В отличие от других подобных решений, ученые задействовали заднюю теменную кору, а не секции мозга, которые отвечают за сокращение мышц. Она получает соматосенсорную, зрительную, вестибулярную и слуховую информацию от первичных сенсорных областей, т.е. отвечает не за движение, а за намерение двигаться. При этом человеку нет необходимости представлять само действие, а всего лишь подумать, что он хочет сделать. Именно это, суда по всему, открыло возможность достичь большей плавности по сравнению с аналогичными решениями.


2015. Новый имплантат вернет парализованным способность ходить


Повреждение позвоночника, в результате которого поврежден спинной мозг, до сих пор считалось приговором - человек никогда не сможет ходить (и вообще пользоваться органами, которые расположены ниже разрыва). И конечно, ученые и врачи давно знают, что можно соединить оборванные нервы при помощи искусственных электродов, но до сих пор не могли создать электроды, которые бы не вызывали воспаления и не обрывались бы при движениях. Первыми такой "поверхностный имплантант" (под названием e-Dura) создали в швейцарском институте EPFL в Лозанне. Он гибкий, растягивающийся и вместе с электродами содержит микроканалы для доставки фармакологических препаратов, предотвращающих воспаление. Ученым удалось установить такой имплантант крысе с поврежденным позвоночником, так что она смогла снова ходить.


2014. Видео: новая технология позволяет парализованному человеку управлять рукой


Американская организация Battelle тестирует технологию для восстановления контроля над парализованными частями тела. Их подопытный - Ян - четыре года назад сломал шею, в результате почти все его тело оказалось парализованным. Однако, на видео - он вновь двигает правой рукой. Технология Battelle заключается в имплантации специального чипа (размер чипа ***


2014. Чинить спинной мозг или проложить в обход электроды?



Обычно человек, получивший серьезную травму позвоночника обречен всю жизнь оставаться парализованным по одной простой причине - повреждение спинного мозга. Почему-то спинной мозг не восстанавливается, в отличии от нервов периферической нервной системы. Ученые Имперского колледжа Лондона узнали почему. Ему не хватает определенного белка P300/CBP. Они ввели этот белок мышам и у тех спинной мозг частично восстановился. А вот ученые из Чикагского Северозападного Университета решили не цацкаться со спинным мозгом, а соединить конечности с головным мозгом напрямую - посредством электродов. Свои опыты они пока проводят на обезьянах, и весьма успешно. Они заморозили нервы, идущие к руке и проложили электроды от головного мозга к мышцам руки. В результате обезьянка может закидывать мячик в колечко с помощью силы мысли и нескольких проводов.


2009. Синтезатор речи для парализованных людей подключили прямо к мозгу



Некоторые болезни нервной системы и головного мозга (например, БАС) лишают человека возможности не только двигаться, но и говорить. Для помощи таким пациентам разрабатываются технологии считывания сигналов мозга. Правда, до сих пор эти попытки были направлены на простейшее управление курсором на экране (вверх, вниз, влево, вправо). А вот американский стартап Neural Signals решил пойти значительно дальше и попробовать подключить к мозгу синтезатор речи. Для этого они имплантировали в мозг добровольца приемопередатчик, электроды которого подсоединены к определенным точкам в коре мозга. Синтезатор срабатывает за 50 миллисекунд, а это время, за которое у здорового ***