Осязание с помощью протеза

Ученые из Сколтеха, Дальневосточного федерального университета и компании «Моторика» обнародовали результаты новых экспериментов по очувствлению протезов и подавлению фантомных болей у пациентов с ампутированными руками. Согласно опубликованному в журнале Brain Stimulation исследованию, двое испытуемых, получавших электростимуляцию в области плеча, смогли распознать протезом «на ощупь» размер ряда предметов и отчитались о снижении либо отсутствии фантомных болей. В современных коммерческих протезах сенсорной обратной связи нет, а подавление боли сейчас в лучшем случае реализуется путем стимуляции спинного мозга, что имеет ряд недостатков. Об исследовании рассказала пресс-служба Сколтеха.

«При подавлении фантомных болей за счет стимуляции через электрод, имплантированный в спинной мозг, как это делается сейчас, возникает побочный эффект в виде фонового ощущения под названием парестезия в обширной области. Сама же боль может быть локализована, допустим, только в двух пальцах фантомной руки. Наши эксперименты приближают момент, когда фантомную боль будут устранять более точечно за счет стимуляции периферических нервов конечности», — рассказывает первый автор исследования Гурген Согоян из Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана в Сколтехе.

По словам ученого, имплантированный в периферический нерв, а не в спинной мозг электрод также меньше подвержен естественному смещению, из-за которого со временем стимуляция начинает проецироваться не на те части тела, на которые была нацелена. Наконец, периферическая стимуляция может одновременно с подавлением боли использоваться для очувствления протеза, то есть чтобы давать пользователю обратную связь о предметах, с которыми он взаимодействует. Именно это может помочь устранить один из главных, по мнению самих пациентов, недостаток протезов.

В статье в Brain Stimulation приводится эксперимент на основе задачи сенсорной дискриминации. Испытуемые водили стилусом по внешне однородной черной поверхности, в которой был закодирован невидимый рисунок: квадрат, круг или пятиугольник. При заходе в область рисунка пациент получал электрическую стимуляцию. Испытуемые угадывали форму правильно в 42–62 % случаев.

«Примечательно, что в нашем эксперименте оба пациента одинаково справились с задачей как при вживлении электрода, так и при стимуляции на поверхности кожи. Это неожиданно, — прокомментировал результаты исследования Согоян. — Инвазивная стимуляция стабильнее и точнее: она создает ощущения в нужных областях фантомной конечности, и считается, что для передачи обратной связи лучше подходит именно она. Так вот, оказывается, для части пациентов разницы не наблюдается».

Однако ученый отметил, что проведенный коллективом опрос пациентов всё же свидетельствует о том, что инвазивная стимуляция повышает эмбодимент — ощущение того, что протез «встроен в карту тела человека» и воспринимается как часть «киборгизированного» тела.

В другом эксперименте один участник в 78 % случаев успешно различил при помощи протеза цилиндрические объекты разного размера, получая стимуляцию от электрода, вживленного в срединный нерв в районе плеча. Интенсивность стимуляции зависела от степени сжатия пальцев протеза. Притом сам тип стимуляции был подобран так, чтобы она субъективно ощущалась именно как сжатие фантомной кисти в кулак — это было известно из ранее проведенной с тем же пациентом работы. Таким образом, ощущения возникавшие в фантомной конечности, совпадали с наблюдаемым сжатием роботической руки. Перед выполнением теста испытуемый прошел своего рода обучение, в ходе которого сжимал протезом те же предметы, но с открытыми глазами.

Что касается эксперимента по подавлению фантомных болей, то один пациент сообщил о полном их исчезновении, а у другого уровень боли оказался снижен на 40–70 % в разные дни на протяжении чуть более недели. Использовались инвазивные электроды. «Здесь интересно и неожиданно то, что стимуляция производилась с одной стороны тела, но у первого пациента боли пропали в обеих фантомных конечностях, что вновь показывает: механизм фантомной боли задействует центральную нервную систему. Известно, что у ампутантов происходит некоторая перестройка в моторной и соматосенсорной коре головного мозга — участках, ответственных за движение и осязание. Однако пока есть лишь отдельные догадки, как это связано с фантомными болями», — подытожил Согоян.

Обсудите с коллегами

27.09

Забытые бастарды Восточного фронта

PRO SCIENCE
26.09

Цифры врут. Как не дать статистике обмануть себя

PRO SCIENCE
25.09

Невозможность второго рода

PRO SCIENCE
24.09

Пять сил, изменяющих все

PRO SCIENCE
23.09

Взломавшая код

PRO SCIENCE
22.09

Закрытые. Жизнь гомосексуалов в СССР

PRO SCIENCE
Слов уже мало – надо действовать