Ученые из Сколтеха разработали технологию, которая помогает парализованным пациентам вернуть контроль над нижними конечностями, восстановив связь между намерением совершить движение и сокращением необходимых для этого мышц. В основе нового метода — интерфейс «мозг — компьютер» с виртуальной реальностью и неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга. Система способствует освоению движений, которые выглядят естественно.
Тренажер совмещает следующие элементы: VR-шлем, который поддерживает иллюзию свободной конечности и демонстрирует пациенту виртуальную цель, к которой нужно совершить движение; нейроинтерфейс, который регистрирует намерение пациента; робот, который реализует движение ноги по естественной траектории; и электроды для стимуляции спинного мозга через кожу, которая усиливает поступающий от головного мозга сигнал.
Нейроинтерфейс в составе тренажера — стандартное устройство, представляющее собой шапочку с электродами, которые регистрируют электрическую активность мозга. А вот программное обеспечение специально разработано исследователями для того, чтобы распознавать намерение совершить движение.
Перемещающий конечность робот — промышленный манипулятор производства KUKA с высокоточными датчиками крутящего момента. Он перемещает ногу пациента в направлении цели в виртуальной реальности, на которой тот сосредотачивается. Написанное командой программное обеспечение позволяет роботу воспроизводить естественные телодвижения, простраивая траекторию, характерную для конечностей здорового человека.
В очках виртуальной реальности видно несколько целей, в направлении одной из которых пациент совершает движение ногой. Он сосредотачивается на движении, и намерение считывается интерфейсом «мозг — компьютер» по нейронной активности, а робот выполняет движение. Для мозга движение выглядит как будто он его вызвал и контролировал, и это помогает восстановить разорванную связь.
Ещё один элемент системы — неинвазивная электростимуляция спинного мозга поверхностными электродами, расположенными на спине в области позвоночника. Подобная внешняя стимуляция позволяет сформировать надежные нейронные связи, которые смогут функционировать без искусственной поддержки.
