Окно в человеческий мозг: первый в мире прозрачный имплантат позволит наблюдать за его работой

Десятилетиями ученые пытаются понять, как работает человеческий мозг, но все еще остается слишком много загадок. И все же им удалось совершить научный прорыв: ученые впервые в истории буквально открыли окно в человеческий мозг и смогли наблюдать за его работой в режиме реального времени, пишет IFLScience.

Исследователи вставили прозрачную панель в череп пациента и смогли собирать с ее помощью данные изображений с высоким разрешением, пока пациент бодрствовал или выполнял конкретные задачи. Фактически это впервые, когда нечто подобное было воплощено в жизнь.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Пациентом, который добровольно согласился принять участие в этом эксперименте стал 39-летний Джаред Хагер, получивший черепно-мозговую травму во время катания на скейтборде в 2019 году. В результате травмы часть черепа мужчины пришлось удаления, чтобы дать место ткани мозга для набухания по мере заживления.

Изначально пандемия коронавируса помешала медикам установить прозрачный протез Хагеру для восстановления черепа — в результате пациенту пришлось ждать более двух лет. В ожидании операции Хагер вызвался участвовать в исследовательском проекте, которым руководил профессор Медицинской школы Кека и директор Центра нейровосстановления Университета Южной Калифорнии Чарльз Лю, в сотрудничестве с коллегой Джонатаном Рассином и командой из Калифорнийского технологического института.

В ходе эксперимента ученые использовали новую технику, известную как функциональная ультразвуковая визуализация (фУЗИ). В сравнении с МРТ, она дешевле, портативнее и удобнее для пациента: ему не придется лежать неподвижно в аппарате МРТ, так как ультразвук можно использовать во время того, как человек занимается обычными делами.

У пациентов с ЧМТ часто развиваются неврологические проблемы, в том числе деменция, а потому ученые надеялись, что фУЗИ сможет стать способом мониторинга этого явления. Однако, по словам профессора Лю, фУЗИ не работает через обычный протез — тут и возникла идея "прозрачного окна".

Команда изготовила протез из полиметилметакрилата, это позволило восстановить череп пациента, а также собрать данные визуализации его мозга. Сам пластик имел толщину всего 4 мм с участком толщиной всего 2 мм, который и обеспечивал доступ ультразвукового преобразователя к теменной и моторной коре головного мозга.

По словам соавтора исследования, профессора Ричарда Андерсена, эта область мозга важна для формирования намерений и выполнения двигательных действий. Ранее она также была тщательно изучена учеными в ходе предыдущих исследований в лаборатории. Ученые провели моделирование и ряд экспериментов на крысах, протестировав различные типы имплантатов и отточив параметры фУЗИ для получения оптимальных результатов.

До и после операции Хагера попросили решить головоломку "Соедини точки" на компьютере, а также сыграть несколько мелодий на гитаре во время УЗИ. Исследователи стремились узнать, будут ли результаты фУЗИ точным, даже если проводить их через прозрачное пластиковое окно. Результаты показали, что точность снизилась, однако все еще оставалась достаточно высокой, чтобы быть полезной.

Ученые также отмечают, что в этом методе, в отличие от других платформ интерфейса "мозг-компьютер", требующих внедрения электродов в мозг, этот метод лишен множества препятствий для внедрения.

Ранее Фокус писал о том, что разгадана важная тайна нашего мозга: ученые узнали, как он планирует все наперед.