«Умная нога»: ученые разработали протез, управляемый силой мысли

Бионическая нога расшифровывает мозговую активность владельца и связывает ее с нервами в важных мышцах, контролирующих движение. По словам автора исследования, профессора Хью Херра, результаты первых испытаний впечатляют и могут повлиять на то, как протезы конечностей будут конструироваться в будущем.

Однако ученым предстоит еще много работы, прежде чем такие протезы смогут использовать и другие пациенты. В исследовании, опубликованным в журнале Nature Medicine, отмечается, что у существующих ныне протезов имеется множество ограничений по свободе и механике движения. Ученые из MIT поставили перед собой задачу помочь людям, потерявшим ногу ниже колена, сделать ходьбу более естественной.

Обычно при ампутации ноги окончания мышц подворачивают, создавая мягкую прокладку для протеза, что позволяет пользоваться им с максимальным комфортом. Однако при этом теряется возможность контролировать нервные окончания и естественное движение ноги. При использовании новой технологии сначала необходимо провести операцию по соединению жизненно важных пар мышц на культе ноги — либо во время ампутации, либо позже.

Затем специальные датчики на этих мышцах посылают сигналы роботизированному контроллеру, который позволяет «умному» протезу рассчитать, насколько сильно нужно согнуть лодыжку и какую силу нужно приложить при ходьбе. Информация от нервов мускулатуры передается сначала на протез, а затем обратно пациенту, что напоминает работу живой конечности.

«Таким образом, когда пациент думает об этом, он чувствует, что конечность движется естественным образом — эти мышцы двигаются так же, как и с живой конечностью, — сказал профессор Херр журналистам. — Пациенты как будто чувствуют свою фантомную конечность и ее движение».

В ходе исследования, в котором приняли участие 14 человек, потерявших одну ногу ниже колена, семерым из них во время ампутации был установлен новый «нейропротезный интерфейс», а остальным провели стандартную ампутацию. Затем ученые провели ряд тестов, чтобы выяснить, как пациенты справляются с ходьбой по ровной и наклонной поверхностям и через препятствия.

По результатам исследования, скорость ходьбы людей с бионическими протезами была на 41% выше, чем в другой группе, что примерно равно скорости ходьбы людей с обеими здоровыми конечностями. Они также лучше справлялись с уклонами, поднимались и спускались по ступенькам и преодолевали препятствия.

«Один из главных выводов исследования состоит в том, что небольшое увеличение нейронной обратной связи с ампутированной конечностью может восстановить значительную нейронную управляемость бионической конечности», — говорит соавтор исследования Хенгеун Сонг.

Ученые считают, что новая технология может помочь ампутированным конечностям двигаться более естественно и свободно, вплоть до того, что пациенты смогут танцевать и бегать. По словам исследователей Массачусетского технологического института, на сегодняшний день в мире около 60 пациентов получили такие бионические протезы. Эту технологию можно также применять и при ампутации руки.