Новаторская техника позволила сделать высококачественные изображения мозга, пока пациент бодрствовал и выполнял задания. Это первый случай успешного внедрения подобной технологии.
Пациентом стал 39-летний Джаред Хагер, который получил черепно-мозговую травму при катании на скейтборде в 2019 году. В результате травмы часть его черепа пришлось удалить, чтобы дать место мозговой ткани для набухания. Из-за пандемии COVID-19 операция по установке прозрачного протеза была отложена, и Хагеру пришлось ждать более двух лет. В ожидании операции он согласился участвовать в исследовательском проекте под руководством профессора Чарльза Лю из Медицинской школы Кека и Центра нейровосстановления Университета Южной Калифорнии, в сотрудничестве с Джонатаном Рассином и командой из Калифорнийского технологического института.
В ходе эксперимента использовалась техника функциональной ультразвуковой визуализации (фУЗИ). В отличие от МРТ, этот метод дешевле, портативнее и удобнее, так как пациенту не нужно лежать неподвижно. Исследователи надеялись, что фУЗИ поможет мониторить неврологические проблемы у пациентов с черепно-мозговыми травмами, включая деменцию. Однако, как отметил профессор Лю, фУЗИ не работает через обычный протез, что привело к созданию «прозрачного окна».
Команда создала протез из полиметилметакрилата, который позволил восстановить череп Хагера и собрать данные визуализации его мозга. Протез имел толщину 4 мм с участком толщиной 2 мм для доступа ультразвукового преобразователя к теменной и моторной коре мозга.
Профессор Ричард Андерсен, соавтор исследования, подчеркнул, что эта область мозга важна для формирования намерений и выполнения движений. Команда провела моделирование и эксперименты на крысах, тестируя различные имплантаты и оптимизируя параметры фУЗИ.
До и после операции Хагера попросили выполнять задания на компьютере и играть на гитаре во время УЗИ. Исследователи проверяли точность фУЗИ через прозрачное окно. Хотя точность немного снизилась, она оставалась достаточно высокой для полезного анализа.
Ученые подчеркивают, что этот метод лишен многих препятствий, характерных для других интерфейсов «мозг-компьютер», требующих внедрения электродов в мозг.
Читать далее:
Странный радиосигнал раз в час приходит из космоса: ученые не знают, что это
Рыбак прикрепил GoPro к карасю, чтобы найти щук: посмотрите, что у него вышло
Посмотрите на самое детальное фото луны Ио: его сделали с Земли
Обложка: Todd Patterson