Цифровой имплант позволяет человеку с параличом снова ходить | Последние новости для врачей, медсестер и фармацевтов

Электронный мозговой имплантат, который действует как «цифровой мост» между головным и спинным мозгом, позволил 40-летнему мужчине с хронической тетраплегией стоять и ходить самостоятельно.

«Мы разработали беспроводной цифровой мост между головным и спинным мозгом, который восстановил естественный контроль над движениями нижних конечностей, чтобы стоять и ходить по сложной местности после паралича из-за травмы спинного мозга», — сказали исследователи. «Более того, нейрореабилитация опосредовала неврологические улучшения, которые сохранялись даже после отключения моста».

Травма спинного мозга нарушает связь между головным мозгом и областью спинного мозга, которая контролирует ходьбу, что затем приводит к параличу. [https://apps.who.int/iris/handle/10665/94192;
Nat Rev Dis Primer 2017;3:17018]

Затем группа исследователей работала над восстановлением этой связи с помощью цифрового моста между головным и спинным мозгом.

Этот интерфейс мозг-сплайн (BSI) состоит из полностью имплантированных систем записи и стимуляции, которые образуют прямую связь между корковыми сигналами и аналоговой модуляцией эпидуральной электрической стимуляции, нацеленной на области спинного мозга, участвующие в процессе ходьбы. [Nature 2018;563:65-71; Nat Med 2022;28:260-271;
Nature 2022;611:540-547]

«Высоконадежный BSI калибруется в течение нескольких минут», — говорят исследователи. «Эта надежность остается стабильной в течение 1 года, в том числе при самостоятельном использовании в домашних условиях».

По словам пациента, голландца по имени Герт-Ян Оскам, который 12 лет назад получил травму спинного мозга в результате несчастного случая на велосипеде, BSI позволил ему естественным образом контролировать движения ног, чтобы стоять, ходить, подниматься по лестнице и даже вести переговоры. сложные рельефы. Нейрореабилитация при поддержке BSI также улучшила его неврологическое восстановление. [Nature 2023;618:126-133; https://t.ly/5-Ht]

Примечательно, что Оскам восстановил способность ходить на костылях по земле, даже когда BSI был выключен. Этот цифровой мост сформировал структуру, которая восстанавливала естественный контроль движений после паралича.

Цифровой мост

Исследователи построили этот цифровой мост, интегрировав две полностью имплантированные системы, которые по беспроводной связи регистрируют корковую активность и стимуляцию пояснично-крестцового отдела спинного мозга в режиме реального времени. Две внешние антенны также встроены в персонализированную гарнитуру для обеспечения надежной связи с имплантатами.

Первая антенна управляет имплантированным устройством посредством индуктивной связи (высокая частота, 13,56 МГц). Вторая, ультравысокочастотная антенна (УВЧ, 402–405 МГц) передает электрокортикографические сигналы на портативную базовую станцию ​​и блок обработки, который на основе этих сигналов производит онлайн-предсказания двигательных намерений.

Затем декодированные двигательные намерения преобразуются в команды, которые передаются специализированному программному обеспечению, работающему на том же процессоре.

«Эти команды передаются имплантируемому генератору импульсов ACTIVA RC, который обычно используется для глубокой стимуляции мозга у пациентов с болезнью Паркинсона», — говорят исследователи. «Мы модернизировали этот имплантат с помощью модулей беспроводной связи, которые позволили в режиме реального времени регулировать местоположение и время эпидуральной электростимуляции с задержкой около 100 мс».

Эксплантация устройства

Подкожная инфекция на золотистый стафилококк на кортикальном имплантате исследователи удалили устройство через 167 дней после имплантации, но второй имплантат не показал признаков инфекции и остался на месте и полностью функционировал.

«После восстановления после операции и лечения антибиотиками… нейрореабилитация и ежедневное использование могут продолжаться в соответствии с протоколом», — сказали исследователи. «Имплантация нового кортикального имплантата была выполнена 9 марта 2023 года».

Примечательно, что остается неясным, будет ли устройство работать в других местах и ​​с другими травмами, поскольку проверка этого цифрового моста была ограничена одним человеком. Однако исследователи уверены, что этот подход будет применим и к другим людям с параличом, о чем свидетельствуют несколько наблюдений. [J Neural Eng 2021;18:056026;
J Neural Eng 2022;19:026021]