Создан бионический протез ноги, о котором человек может забыть

Ученые из Массачусетского технологического института разработали роботизированный протез нижней части ноги, который полностью управляется головным и спинным мозгом. Протез позволил семи людям, потерявшим нижнюю часть ноги, ходить почти так же быстро, как и люди без ампутаций.

Ампутация ноги ниже колена – это широко распространенная травма. Возможность вернуть человеку способность быстро ходить, подниматься по лестнице и не думать о протезе, еще недавно была только мечтой. На сегодня разработано очень много моделей протезов нижней части ноги. Но в одних случаях протезом управляет роботизированная система, а в других – сигналы от мозга к протезу и обратно проходят медленно и неточно.

Ученые Массачусетского технологического института сделали протез., полностью управляемый мозгом. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Medicine.

Установка протеза проходит в два этапа. На первом выполняется операция на оставшихся мышцах голени, чтобы вернуть им способность к согласованной работе, когда сокращения одних мышц приводят к немедленной реакции других. На втором этапе к мышцам присоединяется протез голеностопного сустава из титана и силикона. Он весит примерно столько же, сколько и обычный голеностоп человека. Протез подключается к мышцам через интерфейс, который расшифровывает сигналы, поступающие от мозга, их усиливает и передает протезу. Человеку не надо специально думать, как он сейчас поставит ногу, действие происходит на уровне обычных рефлексов. Интерфейс работает и в обратную сторону: он считывает сигналы от протеза и передает их мозгу. Мозг все понимает правильно.

Частота мышечных сигналов между мозгом и протезом составляет около 10 импульсов в секунду. Это примерно 18% от частоты в биологически неповрежденных мышц (60 импульсов в секунду). Но этого оказывается вполне достаточно, чтобы нормально ходить.

В клиническом испытании принимали участие 14 человек. Семь человек вошли в контрольную группу – у них обычные роботизированные протезы. Семь человек с новыми протезами после 6-часовой тренировки смогли ходить на 41% быстрее, чем те, кто использовал стандартные протезы. Они хорошо держали равновесие, меняли скорость, поднимались по лестнице и перешагивали через препятствия.

Ученые не собираются на этом останавливаться. В будущих исследованиях они планирует дать человеку с ампутированной конечностью возможность бегать, прыгать и танцевать, и почти не вспоминать о своей травме.