Страница 16 из 18
В новых нейронных протезах электрические системы подражают мозгу, используя для контроля за движением сенсорные вставки. Кроме того, нейронные протезы обещают дать вполне обоснованную надежду на будущее и тем людям, которые страдают различными заболеваниями, связанными с нарушением в системе передачи нервных импульсов, такими как рассеянный склероз, паралич, глухота и слепота. Это может показаться фантастическим, но, помимо всего прочего, система внедрения нейронных протезов позволяет пациентам испытывать почти реальные ощущения, производимые, например, искусственной ногой. Датчики давления в ступне передают его на различные части ноги, посылая покалывающие сигналы на остатки ампутированной конечности, — чем больше давления оказывается на искусственную ногу, тем больше ощущений передается на остаток конечности. Со временем мозг пациента начинает интерпретировать эти ощущения так, как если бы их источником была его собственная нога.
Обратная сенсорная связь ведет к развитию необходимого баланса не только для ходьбы и бега. Часто пациент начинает ощущать, что его искусственная нога самым естественным образом связана с телом. Подобные протезы существенно увеличивают двигательные возможности, а их внешний вид максимально приближен к натуральному. Увеличение чувствительности позволяет травмированным людям вступать в более тесный контакт с окружающим миром и дает возможность пусть и не до конца, но все же восстанавливать утраченные ощущения.
Другая область применения нейронных протезов — стимуляция естественных процессов в парализованных конечностях. В этих случаях применяется функциональный электрический стимулятор (ФЭС), когда имплантированные электроды поставляют электрические импульсы в мышцы так же, как мозг подает импульсы через нервные окончания в здоровые части тела. ФЭС используют для восстановления функций верхних и нижних конечностей, мочевого пузыря и кишечника.
Наиболее развитое на сегодняшний день приспособление — свободная рука (FreeHand) — создано американскими исследователями. Оно координирует электрическую стимуляцию парализованного предплечья и мышц руки, позволяя совершать необходимые для повседневной жизни движения. Эта система предназначена для людей, чьи руки, ноги и тело парализованы в основном вследствие повреждения позвоночника.
Сенсор, расположенный на груди, измеряет движения плеча, а монитор на запястье фиксирует его действие. Затем контрольный сигнал идет к имплантированным электродам через внутренний процессор, стимулируя мышцу к выполнению необходимого движения. Сейчас уже 65 человек используют систему FreeHand, благодаря ей они могут самостоятельно одеваться, чистить зубы, есть, пользоваться телефоном и компьютером.
Команда, разработавшая и внедрившая в жизнь ФЭС, тестирует также и протез нижней конечности, который поможет многим людям, страдающим параличом обеих ног, освободиться от инвалидного кресла. Пациенты, участвующие в этой экспериментальной программе, уже ждут своей очереди на получение второго имплантата, способного активизировать их мышцы для выполнения функций ходьбы.
В XVI веке французский хирург Амбруаз Паре основал научное протезирование, создав цельнометаллические, а иногда даже с движущимися частями руки. Позже такие цельные руки уступили место одинокому крюку или обтянутой кожей нефункционирующей руке. Деревянные ноги использовались гораздо раньше, возможно, еще во времена Римской империи.
Судя по романам писателей XIX века, ампутация была довольно обычным явлением по причине большого числа дорожно-транспортных аварий, а также после ранений в наполеоновских войнах. Те, кто выживал после операции (30 процентов, как правило, умирало), использовали так называемую пробковую ногу, иногда оснащенную специальными пружинами.
Первая и вторая мировые войны внесли свой вклад в дизайн искусственных конечностей. В это время после ампутации благодаря развитию военной медицины выживало уже гораздо больше людей. Тогда же началось применение особых облегченных материалов и улучшенных механических суставов. Первоначально они использовались для нижних конечностей, а вторая мировая война дала толчок делу протезирования верхних.
Электрический протез предплечья способен восстановить довольно широкий спектр естественных функций. Такой протез, контролируя действие мотора, предназначенного для сжатия или разжатия искусственной кисти, делает локоть максимально подвижным и даже позволяет вращать запястьем. Пациент, используя такой аппарат, сокращает мышцы, скажем, плеча или локтя, что, в свою очередь, генерирует электрические сигналы, активизирующие моторы, встроенные в локте, запястье или руке.
Помимо этого, достаточно широко развивается производство искусственных конечностей со специальными тепловыми сенсорами, расположенными на кончиках пальцев протеза. Сенсоры посылают сигнал по компьютеризированной схеме, управляющей ими и дающей сигнал электродам, расположенным в коже пациента. Таким образом создаются, вернее, воспроизводятся ощущения тепла и холода в искусственных конечностях.
И пусть пока все эти разработки находятся в стадии исследований и экспериментов и вряд ли кто возьмется дать 100 % гарантии. Хотя и сейчас уже есть те, кому нейронные протезы вернули все ощущения нормальной, здоровой жизни. Так, например, Дана Боуман — американский военный парашютист, потеряв во время аварии, случившейся в 1994 году, обе ноги и получив взамен новые — нейронные, смог не только вернуться в парашютный спорт, но и совершить уникальный прыжок на стадион Атланты во время Олимпийских игр 1996 года. Он — единственный человек с двойной ампутацией ног, имеющий лицензию на управление вертолетом, частную лицензию для полетов на одномоторном и водном самолетах. Он занимается подводным плаванием, ездит на велосипеде, катается на горных и водных лыжах, а еще водит мотоцикл…
Так что надежда на то, что в недалеком будущем любой человек, попавший в непоправимую ситуацию, связанную с утратой жизненно важных органов, сможет жить полноценной жизнью, все-таки есть.
Игорь Литвинов
Зоосфера: Отшельник из джунглей
В тропическом лесу Австралии, под сенью высоких деревьев живет странное существо. Оно черное и блестящее, в причудливой шапке-шлеме, с ярко-красной шеей. Поначалу смотрит ласково и лукаво, но вдруг неожиданно издает боевой клич и, растопырив лапки-крылья с длинными коготками на концах, отчаянно кидается в драку, сопя и подпрыгивая при этом.
Это казуар (Casuarius) — самая архаичная птица континента. Она не обычная летающая и килегрудая, а наземная — плоскогрудая, и осталась на земле как атавизм, в силу удаленности ее родины — Австралии и Новой Гвинеи — от цивилизации. По сути, это страус, такой же, как и австралийский эму, которому он приходится дальним родственником. Как и все страусы, он не имеет характерных для летающих птиц крючочков на ворсинках перьев, делающих их плотными и непроницаемыми для воздуха. Его оперение рыхлое, длинное и мягкое, темное, местами почти черное. Из-за отшельнического образа жизни в тропических чащах у казуара сложился очень тяжелый, раздражительный характер. При виде чужаков он сразу возбуждается и решительно нападает даже на превосходящего его по размерам и силе противника. При этом он весьма интенсивно работает как своими мощными ногами, так и крыльями. Крылья казуара имеют неразвитые маховые перья с пятью длинными когтями-колючками на концах (наследие археоптериксов). Живут казуары во влажных лесах. Высоким роговым гребнем-шлемом на голове с губчатой внутренней структурой они не только раздвигают густые заросли подлеска, но и защищаются от падающих тропических плодов, а также при стычках между собой. Интересно, что у птенцов этого гребня нет, он нарастает постепенно, слой за слоем. Шлем настолько срастается с черепом птицы, что остается на нем даже после смерти, на уже истлевших костях. Питаются казуары упавшими на землю плодами, насекомыми, мелкими ящерицами, чужими птенцами и даже яйцами. Желудок этой птицы переваривает все, — начиная от кожуры таких плодов, которую не берет ни один нож, и роговых покровов животных, до… гвоздей. Ее главный гастрономический принцип: «Не пройти мимо!» Все они одиночки-отшельники, меряющие тяжелыми шагами свои версты. У них хорошее зрение и острый слух, поэтому подобраться к ним близко совсем непросто. Но в брачный сезон их внимание притупляется, поскольку они заняты друг другом.