Учёные Сколтеха профессор Михаил Лебедев, директор Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени В. Зельмана, и стажер-исследователь Гурген Согоян на совместной конференции с компанией Моторика рассказали о втором этапе исследований по очувствлению бионических протезов рук и купированию фантомных болей.
“Результаты первого этапа исследований были очень впечатляющими. Два пациента с ампутацией рук были имплантированы стимуляторами периферических нервов. С помощью такого подхода удалось купировать фантомную боль и очуствить бионические протезы. Более того, первоначальный анализ записей ЭЭГ показал, что характер электрической активности мозга меняется после того, как боль купирована электрической стимуляцией. Таким образом, ЭЭГ может использоваться в качестве биомаркера и на ее основе можно создать нейроинтерфейс, который обьективно отслеживает состояние пациента.
Во втором этапе участвовали уже три пациента, и программа исследований была расширена. Подготовка ко этому этапу началась в январе 2022 года. Были введены новые параметры стимуляции для верификации предыдущих результатов, а также улучшена методология, в особенности методология использования искусственных тактильных ощущений для определения формы сжимаемого протезом обьекта и для активного сканирования поверхностей. У пациентов были разные типы травм плеча и предплечья; параметры стимуляции подбирались индивидуально” – отметил профессор Михаил Лебедев.
Операцию по имплантации электродов провела команда под руководством Артура Биктимирова, функционального нейрохирурга Медцентра ДВФУ, эксперта Центра НТИ ДВФУ по направлению «Нейротехнологии и технологии VR/AR». После операции команда Сколтеха и «Моторики» провела тщательное тестированию электростимуляции как метода обеспечения хаптической связи. В исследовании использовался инженерный образец бионического протеза с расширенными возможностями в плане управления и программирования. Благодаря чувствительности, возвращенной при помощи элетрической стимуляции периферических нервов, пациенты смогли различать форму нескольких обьектов наощупь. Исследование многоканальной ЭЭГ выявило нормализацию активности мозга, в частности усиление альфа ритма, когда у пациентов пропадала боль. Активное использование искусственных тактильных ощущений снижало боль эффективнее, чем пассивная стимуляция.”
Гурген Согоян: “В ходе второго этапа удалось подтвердить и дополнить результаты первого. Для всей расширенной группы пациентов нам удалось подобрать параметры стимуляции необходимые для снижения уровня фантомных болей. Существенно, что стимуляция перферических нервов проецировалась в область фантома кисти. Таким образом, очувствлялась именно кисть, а не предплечье или плечо. Это важно, поскольку мы очуствляем протез для того, чтобы он мог эффективно взаимодействовать с внешними предметами. Воспользовавшись таким методом очувствления кисти, мы провели четыре сенсомоторных теста, среди которых были и тактильное зрение, и распознавание размеров и жесткости объектов. А запись ЭЭГ дала нам возможный биомаркер фантомных болей, и теперь мы будем разрабатывать нейроинтерфейс, в котором декодированнная ЭЭГ будет управлять паттернами стимуляции.
У участников второго этапа исследований дополнительно к стимулации периферических нервов для купирования фантомных болей использовалась спинальная стимуляция через имплантированные в позвоночник электроды. В целом проведенные эксперименты дали нам гораздо более полную и разнообразную картину и с практической и с фундаментальной точки зрения.”
Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81
