Мозг на связи: как нейроинтерфейс помогает пациентам петербургских клиник

Ещё в 1970-х годах прошлого столетия выдающийся нейрофизиолог Наталья Бехтерева работала над методами регистрации и анализа активности нейронов для изучения когнитивных функций мозга, используя для этого отечественный компьютер "Минск-32". Данные вводились на перфолентах, что занимало большое количество времени. Группа учёных, состоявшая из мультидисциплинарной команды, работала даже по ночам.

"Впервые была разработана уникальная система ввода и обработки нейрофизиологических данных", — отмечает профессор Юрий Кропотов, ученик Натальи Бехтеревой.

Как описывает это Кропотов, исследования велись при лечении болезни Паркинсона, связанной с ограничением двигательной активности, использовалось лекарство "леводопа" — предшественник медиатора дофамина, модулирующего базальные ганглии. В тех случаях, когда лекарства не помогали, использовались стереотаксические операции по разрушению определённых областей в базальных ганглиях. Такие операции с вживлением множественных электродов для диагностики и терапии стали проводиться на клинической базе отдела нейрофизиологии человека, созданного Натальей Бехтеревой в 1962 году.

Эти операции давали уникальную возможность регистрации различных нейрофизиологических параметров в процессе выполнения больными двигательных и когнитивных тестов. Уже первые исследования с регистрацией уровня кислорода в ткани мозга показали, что базальные ганглии вовлечены не только в движения, но и в более сложные когнитивные функции.

Кропотов называет данную работу "великим открытием". Ведь советским учёным под руководством Бехтеревой удалось установить "участие подкорковых нейронов мозга человека в функциях когнитивного контроля, который ассоциируется с мозговыми процессами, обеспечивающими гибкость поведения". Для этого необходимо было выполнить огромное количество тестов на когнитивный контроль. В этом учёным и помогали машины. Связь интеллекта естественного и искусственного совершила прорыв.

Об искусственном же интеллекте Наталья Бехтерева говорила так: "Сейчас нередко считают, что создать ИИ легче, проще, надёжнее и лучше без использования чего бы то ни было по отношению к интеллекту естественному. Я думаю, что это неправильный подход. И, вероятно, он продиктован был тем, что в отношении интеллекта естественного до самого последнего времени почти ничего не знали. В обозримом будущем может быть только польза от создания всё более совершенных вычислительных машин, в том числе тех, что называют сейчас ИИ. А если когда-то проглянется и вред, то я думаю, что человечество, наученное оборотными сторонами научно-технического прогресса, найдёт противоядие раньше, чем яд проявится".

Обратная связь

Современный нейроинтерфейс фиксирует сигналы нервной системы и переводит их в специальные команды к внешним устройствам, например компьютеру, роботизированному протезу или экзоскелету. Специалисты отмечают возможности двух типов интерфейсов: инвазивных и неинвазивных. Суть работы инвазивных заключается в имплантации электродов в мозг человека, что позволяет обеспечить высокую точность сигнала. Эти типы интерфейсов наиболее эффективны при восстановлении работы конечностей. Неинвазивные же предполагают установку специальных электродов поверх головы, чаще всего различного рода электроэнцефалографии, которые фиксируют электрическую активность мозга.

Интерфейсы обладают огромным потенциалом в медицине, и особенно важно, что при их использовании пациент полностью погружён в процесс и активно взаимодействует с программой в заданиях, которые он должен выполнить. Эти технологии широко применяются для помощи пациентам с неврологическими поражениями, например после перенесённого инсульта. Человек частично утрачивает привычные двигательные возможности, и для их восстановления требуется достаточно серьёзная многоэтапная реабилитация.

Высокие технологии, и в частности, применение различного уровня программ нейротерапии, позволяют достигнуть достаточно существенных результатов, а в ряде случаев вернуть пациенту возможность полноценно функционировать и восстановить способность свободно двигаться. Успехи применения нейроинтерфейсов впечатляют: ведь уже сегодня именно с помощью силы мысли удаётся не только выполнить задание, данное машиной, но и оценить его скорость и эффективность.

Одной из таких технологий является БОС — биологическая обратная связь. Она делает реабилитацию управляемой и измеряемой.

Заведующий Центром медицинской реабилитации Клинической больницы Святителя Луки, врач–невролог, к.м.н. Сергей Забиров отмечает, что БОС в реабилитации — это не один конкретный метод, а целый комплекс технологий. В их основе лежит получение сигналов от организма: это может быть мышечная активность, мозговая активность, параметры движения, артериальное давление, частота дыхания, показатели оксиметрии, электрокардиограмма, температура тела, а также характеристики кровотока, в том числе скорость кровотока по данным ультразвуковой допплерографии.

Внедрённая в практику врачей система "Нейрон-Спектр-БОС" позволяет проводить тренинги на основе электроэнцефалограммы и других физиологических показателей. Система обучает пациента саморегуляции, помогая контролировать мозговую активность, мышечное напряжение и дыхание.

"Мы отмечаем эффективность применения данных технологий в работе с пациентами. Программа позволяет проводить тренировки, основанные на регистрации активности мозга, помогая справиться с синдромом дефицита внимания, стрессом, нарушением сна", — говорит Юлия Данилкина, медицинский психолог больницы Святителя Луки.

Сила мысли на мониторе

В игровой форме, с учётом индивидуальных особенностей пациента происходит отслеживание обучения в реальном времени. Пациент видит на экране монитора какой-то сценарий. Например, он управляет машиной. Психолог задаёт параметр — объезжать другие машины, но только с помощью мысли. Никаких привычных действий совершать не нужно, пациент должен лишь подумать о том, что он объехал препятствие, а специальные датчики считывают мозговую активность. Или же на экране появляется гриб, опять же силой мысли пациент должен заставить гриб расти. Клинический психолог всегда присутствует рядом с пациентом и оценивает эффективность выполнения заданий, корректирует задачу или завершает сеанс.

С помощью игры мозг не просто получает сигнал выполнить задание, он зачастую вспоминает, как это выполнял до заболевания в реальной жизни. Положительная динамика такой терапии уже не вызывает никаких сомнений. Развитие у человека навыков саморегуляции позволяет ему более эффективно использовать резервы организма, самостоятельно избавляться от беспокоящих симптомов и значительно повышать тем самым качество жизни. В базе данных программы всегда можно просмотреть историю сеансов и провести анализ динамики результатов обучения каждого пациента.

Эксперт отмечает эффективность различных методик. Например, в зале лечебной физкультуры представлено сразу несколько таких решений. Одним из них является дорожка с дополненной реальностью и ЭМГ-обратной связью: врачи в реальном времени видят, как работают мышцы во время ходьбы, и могут сразу корректировать движение. Также очень активно используется система Diego (Hocoma) с элементами виртуальной реальности. Установка позволяет разрабатывать верхние конечности, вовлекая пациента в процесс, — это существенно повышает эффективность тренировок.

"Пациент не просто выполняет задания, которые заложены специальной программой, — машина оценивает, насколько эффективно, быстро и верно пациент справляется с задачей", — отмечает Забиров.

После перенесённого инсульта часто утрачивается возможность полноценно двигать одной или другой рукой. Привычные действия становятся непосильной задачей. Программа же позволяет мозгу вспомнить совершенно обыденные вещи и выполнить их. Например, необходимо развесить бельё. Для человека после перенесённого инсульта это сложнейшая задача — одновременно двумя руками что-то сделать.

Пациент, видя на мониторе задачу, начинает её выполнять. Вес лишённой подвижности руки берёт на себя специальная роботическая установка, а второй рукой пациент может двигать сам. Получается, программа как бы обманывает мозг: за неподвижную руку работает робот и удаётся одновременно работать обеими руками, как это было до заболевания. А на экране бельё развешивалось одновременно двумя руками.

Роботизированный тренажер RT300-SL помогает не только выполнять движения, но и объективно отслеживать расширение двигательного режима — от минимальной активности до более сложных функциональных действий.

Сергей Забиров считает, что технологии биологической обратной связи эффективны не только в двигательной реабилитации, но и являются очень важной частью комплексного подхода. Их также используют в логопедии. ЭМГ-обратная связь с мышцами гортани, когда пациент видит, как работает его голосовой аппарат, и быстрее восстанавливает речевые функции.

Память, внимание, когнитивные функции

Используется целый спектр технологий. На основе электроэнцефалографии ведётся работа с мозговой активностью: происходит тренировка внимания, снижение тревожности, улучшение когнитивных функций. Кроме того, применяются программные резонансно-акустические комплексы, ориентированные на регуляцию вегетативных реакций.

"Мы оцениваем такие параметры, как артериальное давление, до и после занятия и видим объективный эффект терапии, который сопровождается седативным и стабилизирующим воздействием", — уточняет Cергей Забиров.

Есть в арсенале также система "СинхроC", которая синхронизирует биоэлектрическую активность мозга со звуковым сигналом, подаваемым через наушники. Такая нейросенсорная обратная связь применяется в том числе при работе с болевыми синдромами.

Одним из ключевых направлений является применение БОС в диагностике. "Мы оцениваем проведение нервного импульса — от коры головного мозга и спинного мозга к периферическим нервам и обратно. Эти процессы регистрируются с помощью электронейромиографии и других нейрофизиологических методов. По сути, мы отвечаем на принципиальный вопрос, есть ли у пациента физиологическая основа для восстановления функций", — уточняет Забиров.

Одним из основных преимуществ таких технологий эксперт считает возможность пациента видеть свой прогресс. Он не просто выполняет упражнения — он понимает, что происходит с его организмом. Это повышает мотивацию и ускоряет восстановление. А для врача — это возможность точно управлять процессом реабилитации, опираясь на объективные данные, а не только на клиническое впечатление.

Нейроинтерфейсы в протезировании

Необходимость в создании систем, способных моделировать и функционировать при интеграции нейроинтерфейса и роботических протезов, сегодня очевидна. Данные разработки активно ведутся и совершенствуются, в том числе отечественными разработчиками. Так, группа специалистов совместно с Богданом Макаровым в начале 2026 года получила патент на носимый интерфейс для управления бионическим протезом руки. Как описывают модель разработчики, "изобретение относится к области медицинской техники, а именно к системам управления бионическими протезами верхних конечностей".

Устройство имеет носимый нейроинтерфейс, оснащённый ЭЭГ-датчиками, оптический модуль с двумя камерами и лазерным лидаром, средство вывода информации на специальные очки дополненной реальности и ещё ряд необходимых устройств. Благодаря данной системе разработчики добились повышения скорости и качества отклика бионического протеза руки на управляющие команды за счёт интеграции мультимодального сенсорного ввода и прогнозирующего управления.

Кроме того, систему можно использовать как портативный электроэнцефалограф и нейротренажёр. По мнению создателей, это существенным образом может помочь людям, которые столкнулись с необходимостью установки протеза после потери своей руки. Ведь такого рода система позволяет после обработки сигнала головного мозга определить намерение человека и передать нужную команду в роботическую руку, что позволяет уже говорить о возможности моделирования нужного движения.