ВСПОМНИТЬ, КАК ХОДИТЬ
Учёные помогают медикам в сложных реабилитациях
Совсем недавно такое можно было увидеть только в фантастических фильмах: очки, считывающие сигналы с мозга, самоходные механические конструкции. А сегодня мы рассматриваем эти загадочные устройства в лаборатории ННГУ имени Лобачевского. Для сотрудников лаборатории подобные конструкции — привычная обыденность.
Прочитаем с мозга
Сначала немного о грустном. Есть такая болезнь века — инсульт. Медики называют её сосудистой катастрофой. У этой болезни крайне серьёзные последствия, и одно из таких тяжелых последствий — обездвиживание ног, паралич ниже пояса. Реабилитация очень сложная, долгая. На помощь постинсультной реабилитации сегодня приходит экзоскелет. Он — главная часть реабилитационного комплекса нижних конечностей, как называют свою разработку учёные из университета. Об уникальном опыте разработки, производства и продажи революционного, без преувеличения, реабилитационного нейротренажёра рассказывает доктор физико-математических наук Сусанна Гордлеева. — Первый прототип реабилитационного комплекса был разработан в 2014 году. Здоровый человек мог в нём садиться и ходить со скоростью обычного пешехода — 3-6 километров в час. Уже через полтора года прототип можно было испытывать в медицинских центрах, но пока ещё на здоровых людях. Испытания прошли успешно, далее — опытное производство. На этом этапе экзоскелету добавили новую ключевую особенность: управление от нейроинтерфейса. Поясним. Нейроинтерфейс — это технология, которая позволяет считывать сигналы головного мозга, понимать, о чём именно человек думает, и направлять на управление экзоскелетом. К этому времени уже было доказано, что если сочетать две технологии — экзоскелет и нейроинтерфейс — реабилитация проходит гораздо эффективнее. Дело за практикой. И тогда лаборатория заключила договор с фирмой «Мадин», которая приступила к производству опытного образца серийной партии. И вот мы видим такой экзоскелет — один из серийных образцов, которые продаются на территории РФ и государств ближнего зарубежья.
Но стоит, как квартира
Сусанна Гордлеева ослепительно молода. Возможно, она самый молодой в университете доктор наук, а также профессор кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ имени Н.И. Лобачевского. Спектр её научных интересов таков, что нужно переводить на бытовой язык каждое слово: нейронаука, нелинейная динамика, математические модели нейронов и нейрон-астроцитарных сетей, анализ ЭЭГ, нейроинтерфейсы. Но какие головокружительные перспективы стоят за этими терминами! На некоторых видео, которые показывают работу экзоскелетов, человек ходит немного как робокоп, но он ходит! И это потрясающая победа науки над последствиями болезни века. Правда, стоимость таких устройств пока сопоставима со стоимостью квартиры. В каких ещё областях возможно применение экзоскелета? — Возможно после травмы. Экзоскелет хорошо использовать при полностью обездвиженной конечности, когда нет никакого другого способа восстановить активность. Потому что если сохранилась двигательная функция, то считается более эффективным использовать вообще все сохранившиеся функции организма без привлечения внешних устройств. Но если уж совсем никуда, то экзоскелет очень хорошо помогает посредством обратной связи, идущей от разогнувшихся, например, мышц и подкрепляющей таким образом сигналы мозга, что, в свою очередь, ведёт к восстановлению проводящих путей. Пока мы слушаем, рядом за столом неподвижно сидит молодой человек в особой шапочке на голове. Он никак не реагирует на происходящее. На экране компьютера перед ним движутся ровные зелёные волны. Что это за молодой человек такой, чем он здесь занят? — Это мой будущий аспирант, — улыбается профессор Гордлеева. — Он непосредственно вовлечён в исследования интерфейса «мозгкомпьютер». С шапочки снимаются сигналы мозговой активности молодого человека. Они классифицируются и передаются в систему управления экзоскелета. — Вот, вот, смотрите! — в исследования включается мой коллега-журналист. — Видели? Парень заулыбался — и на экране пошёл конкретный всплеск. Специально для нас проводится ещё один опыт. Хлопнули над головой парня в ладоши — реакция на экране моментальная.
Ваш размерчик?
Познакомимся с экзоскелетом поближе. Это сложный мобильный механизм, который работает с помощью множества технологий и приборов. Там и электродвигатели, там и гидравлика, и рычаги, и множество прочего. Этот механизм может восполнять какие-то функции, утраченные человеком, или увеличивать силу его мышц, или изменять амплитуду движений. Можно сказать, он увеличивает могущество человека. Однако мы говорим о медицине. В этой области устройство помогает при реабилитации и поддержке людей с мышечной дистрофией, травмами спинного мозга, инсультами, черепно-мозговыми травмами. Отдельным пунктом — о детях. Тренажёр может помогать и им в случаях церебрального паралича, мышечной дистрофии и других заболеваний. — Действие основано на том, что когда механизм помогает выполнять движения, в голове у человека и по всему спинному мозгу запускается механизм нейропластичности, который помогает связям восстановить функциональность, — объясняет суть Сусанна Гордлеева. Программа различает мысли человека, когда он представляет, что двигает руками или ногами. На основе этих мыслей формируется команда, которая передаётся в систему управления экзоскелетом, и он осуществляет соответствующее движение. Если говорить о самом нейротренажёре, он надевается на человека, держит его и ходит. Все размеры, включая «обувь», подгоняются под конкретного пациента. То же самое касается и детских версий. Всё финансирование разработки — федеральное. Первый (но не последний) грант исследователи выиграли в 2014 году. Тогда был настоящий бум на подобные разработки, ими занимались во многих лабораториях и исследовательских центрах. Внимание грантодателей к нижегородскому опыту объяснимо: даже на этапе опытных образцов комплекс не уступал мировым аналогам.
Помогите мне заснуть
Ещё одна разработка лаборатории — аудиовизуальный комплекс, позволяющий настраивать оптимальную работу головного мозга. Его основа — шлем с очками, наушниками, пульсоксиметрами и датчиком электроэнцефалограммы. Прибор работает так, что помогает человеку справиться с некоторыми проблемами, например, трудностями засыпания. Ещё одна область применения — дефицит внимания с гиперактивностью. Список диагнозов, с которыми поможет справиться комплекс, расширяется. Сейчас разработка проходит этап тестирования. Нижегородские учёные стараются полностью использовать сегодняшние возможности рынка: максимальное количество комплектующих — отечественного производства. Специалисты реабилитационных центров знают о новых технологиях. Надо сказать, разработчики нейротренажёра не рекомендуют начинать реабилитацию в домашних условиях даже тем, кто в состоянии его приобрести. Специалист рядом — это важно. Знакомство с лабораторией состоялось в рамках пресс-тура национального проекта «Наука и университеты» и «Десятилетие науки и технологий».
Светлана КУКИНА.
Фото предоставлены пресс-службами ННГУ и Проектного офиса Десятилетия науки и технологий.
