Збільшуючи кількість електродів, імплантованих у мозок, можна досягти більш детальної чутливості для протеза.
Паралізованим людям мало повернути рухливість, потрібно ще повернути їх ногам і рукам чутливість. Рухливість і чутливість нерозривно пов'язані - навряд чи ми змогли б контролювати наші рухи, якби не відчували, як ми торкаємося предметів, якби не відчували біль, тепло, холод тощо. Ту ж саму проблему доводиться вирішувати і при конструюванні протезів: електромеханічна кінцівка не просто повинна згинатися, вона повинна відчувати.
Втім, у разі протезів тут вдалося досягти значних успіхів. Так, два роки тому в Science Translational Medicine вийшло відразу дві статті, автори яких описували механічні руки, які вдалося зробити вельми чутливими: за допомогою такої руки можна було обережно взяти склянку, не розбивши її, відрізнити на дотик кругле від квадратного, а гладку поверхню від шершавої.
Але якщо у людини немає тільки руки (або ноги), а все інше ціле, то механічний пристрій можна просто підключити до периферичних нервів, які раніше працювали зі справжньою кінцівкою, а тепер залишилися без діла. Тоді імпульси від сенсорних датчиків протеза підуть по нервах у спинний мозок, а потім і в головний мозок.
Якщо ж мова йде про паралізованого пацієнта, то тут виникає додаткова перешкода: параліч трапляється через пошкодження спинного мозку, і для того, щоб дати рухливість і чутливість руці або нозі (або протезу, який їх замінить), потрібно думати про те, як з'єднати їх з мозком в обхід місця травми.
Очевидно, можна посилати сигнали від датчиків прямо в соматосенсорну кору, яка займається обробкою «дотичних» відчуттів. Експерименти показали, що коли хворим, яким з якихось сторонніх медичних причин робили операцію на головному мозку, електричними розрядами стимулювали соматосенсорну зону, вони щось відчували - наприклад, ніби вони чіпають вібруючу поверхню.
Однак відчуття їх були не дуже природними: все-таки коли ми власною рукою проводимо по наждачному паперу, то сприймаємо тертя кожним з п'яти пальців і ще долонею, і ось якраз такої сенсорної диференціації при штучній стимуляції мозку не було - відчуття були досить приблизними.
І ось Роберту Гонту (Robert A. Gaunt) і його колегам з Піттсбурзького університету вдалося зробити так, щоб мозок паралізованого відчував саме кожним пальцем. Тридцятирічному чоловікові, який 12 років тому потрапив в аварію і у якого ноги і руки втратили рухливість і чутливість, вживляли в соматосенсорну кору два мікрочіпи, кожен близько 4 мм в поперечнику; крім того, додаткові електроди були ще й у руховій зоні, що контролює рух рук.
Всі мозкові імплантати були пов'язані не зі справжньою рукою, а з механічною, яка «спілкувалася» з мозком через комп'ютер. Коли хтось торкався датчиків на руці, людина це відчувала - і, що найважливіше, він відчував саме дотик до конкретного пальця. (Підкреслимо, що мова йде саме про почуття тиску, торкання чогось твердого; відчуттів тепла, холоду, болю тощо в даному випадку мозок не отримував.)
У статті в Science Translational Medicine йдеться, що чутливість зберігалася протягом півроку - такий був термін повністю задокументованого експерименту, описаного в публікації. Однак на даний момент електроди знаходяться в мозку у «піддослідного» вже 17 місяців, і, за словами авторів роботи, у нього все залишаються як і раніше: електроди зберігають зв'язок з мозком, а мозок продовжує приймати сигнали, причому така електростимуляція не завдає йому, мабуть, ніяких незручностей. Звичайно, електромеханічна рука - це не те що своя, але ж можна паралізовану руку укласти в екзоскелет, який буде за неї і відчувати, і рухатися.
Детальних «пальцевих» відчуттів вдалося домогтися завдяки більш точним і більш потужним імплантатам; можливо, тут варто і далі йти саме в тому ж напрямку, тобто збільшувати число електродів і вдосконалювати алгоритми обробки сигналу. Однак якщо до зони мозку, яка приймає сигнали від рецепторів тиску, дістатися порівняно просто, вона, можна сказати, лежить на поверхні, то ось до ділянок кори, завдяки яким ми відчуваємо рух як такий, проникнути вже набагато складніше, і треба дуже сильно вихитритися, щоб поставити на них чіп.
Адже є ще і температурне почуття, і почуття болю; а адже, крім рук, є ще й ноги, і їх нейронні зони заховані глибше, ніж зони рук. Деякі скептики взагалі сумніваються, що нам вдасться повністю уподібнити протези живим кінцівкам: у наших руках і ногах працює величезна безліч рецепторів, що обмінюються з мозком безліччю складних сигналів, і навряд чи в мозок можна встановити стільки електродів, щоб змусити електромеханічну кінцівку працювати так само, як працює справжня рука або нога.
Втім, поживемо - побачимо; зрештою, ще не так давно здавалося неймовірним, що мозок в принципі можна змусити хоч якось відчувати протез.