У минулому році команда нейробіологів і інженерів з Піттсбурга створила першу роботичних руку, яка управляється безпосередньо з мозку паралізованої людини:
З такими протезами тільки одна проблема - вони можуть дещо робити, але абсолютно нічого не відчувають. Бионическая рука працює тільки в одну сторону, сприймаючи і посилюючи нервові імпульси, що йдуть від мозку до м'язів кукси, від них надходить в процесор протеза, де формується механічний рух. Як сильно слід стиснути штучну руку, щоб утримати паперовий стакан, але не зім'яти його в коржик, людина оцінює на око.
Щоб за допомогою слабких електричних імпульсів стимулювати потрібні зони мозку, нейробіологи вживили лабораторним макакам матриці з десятками мікроелектродів і навчили тварин певним чином реагувати на стимули.
«Легкі торкання викликають в мозку збудження невеликої кількості нервових клітин, а сильніші активують більше нейронів, - говорить Бензмая. - Збільшуючи силу електричного імпульсу, ми домагалися більшого збудження, тобто у тварини виникало відчуття більш сильного дотику. У другій серії експериментів ми тренували тварин розрізняти силу натискання в певній точці ».
«В принципі, те, що електростимуляцією можна викликати відчуття, було відомо і раніше, - сказав мені Бензмая. - Ми ж подумали: ок, допустимо, у нас є протези з сенсорами, технічно таке давно можливо, але що потрібно, щоб вони заробили? Так ми вперше створили алгоритм, який можна використовувати в протезуванні. Більш того, ми створили перший соматосенсорний нейропротез, який створює у тварини тактильні відчуття за допомогою штучних сенсорів ».
Є кілька технічних складнощів, які ускладнюють застосування цієї моделі на людях. По-перше, феноменальна спритність рук людини пов'язана з набагато більш розвиненою соматосенсорної корою мозку, ніж у макак. «Представництво кожного пальця у людини в мозку раз в сім більше, ніж у макак, - говорить Бензмая. - З урахуванням сучасних матриць мікроелектродів, які можна імплантувати в мозок, теоретично, можна домогтися чутливості в десяти різних точках на кожному пальці. Але, швидше за все, ми можемо досягти тільки розрізнення відчуттів на кінчику одного пальця від іншого ».
Багато інженерні лабораторії сьогодні розробляють все більш складні сенсорні системи для протезів, які сприймають і переводять дотику в електричні імпульси. «Електростимулятори сьогодні, звичайно, досить громіздкі, і людині, якщо йому поставити такий протез, довелося б носити на спині ще здоровий рюкзак з електростимулятором, - каже Бензмая. - Але зробити щось більш компактне - це питання лише часу і техніки, це цілком досяжно. А алгоритм тут потрібен досить простий, будь-який студент зможе зробити такий чіп ».
Єдина серйозна перешкода для застосування на людях, це недосконалість мікроелектродну матриць, які потрібно імплантувати в мозок. Для їх установки потрібно відкрити череп, закріпити електроди. До того ж у імплантованих електродів обмежений термін роботи, максимум близько п'яти років, оскільки жива тканина так чи інакше реагує на стороннє тіло. «Створити щось більш зручне, бездротове і щоб воно працювало десятки років, мені здається, найскладніша технічна задача, - говорить Бензмая. - Коли це завдання буде вирішено, я не можу сказати. Я ненавиджу міркувати про те, коли ця технологія стане широко застосовуватися. Однак можу сказати, що для клінічних випробувань на людях вже багато готово ».