Прорыв года в мире физики в 2023 году
Премия "Прорыв года в мире физики в 2023 году" от Physics World присуждена швейцарско–французской команде во главе с Грегуаром Куртеном из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), Джоселин Блох из Университетской больницы Лозанны и EPFL и Гийомом Шарве из CEA-Leti за разработку цифрового моста, который восстанавливает связь между головным и спинным мозгом. При тестировании на парализованном человеке система позволила ему стоять и ходить естественным образом.
Цифровой мост между головным и спинным мозгом помог человеку с параличом ходить естественным образом.
Команда протестировала систему на 38-летнем мужчине с травмой спинного мозга в результате велосипедной аварии 10 лет назад. После операции по имплантации мост позволил участнику восстановить интуитивный контроль над движениями ног, что позволило ему стоять, ходить на костылях, подниматься по лестницам и пересекать сложную местность. Интерфейс мозг–позвоночник оставался надежным и стабильным более года использования, в том числе дома без присмотра.
Травма спинного мозга может привести к разрыву связи между головным мозгом и областью спинного мозга, которая обеспечивает ходьбу, что может привести к постоянному параличу. Чтобы восстановить эту связь, команда разработала интерфейс мозг–позвоночник, включающий две имплантируемые системы: одну для регистрации активности коры головного мозга, а другую для электрической стимуляции области спинного мозга, которая управляет движением ног.
Для мониторинга сигналов от мозга в мозг участника имплантируется 64-канальная сетка электродов в областях, которые реагируют на намерение пошевелить нижними конечностями. Алгоритм, основанный на искусственном интеллекте, затем декодирует эти сигналы мозга в режиме реального времени, чтобы предсказать двигательные намерения пользователя, и преобразует их в команды стимуляции для активации мышц ног.
Второе устройство представляет собой нейростимулятор, подключенный к электродной матрице, которая имплантируется в область спинного мозга, контролирующую движение ног. Это устройство обеспечивает необходимую электрическую стимуляцию для активации мышц ног, по сути создавая цифровой мост между головным и спинным мозгом. Вся система работает по беспроводной сети, позволяя пользователю передвигаться самостоятельно.
Это исследование вселяет надежду в людей с травмами спинного мозга, и именно поэтому его в Physics World назвали Прорывом года в 2023 году.