Исследователи Университета Южной Калифорнии изучают, как виртуальная реальность может способствовать повышению пластичности мозга и восстановлению двигательной функции.
Доцент Сук-Лей Лью, которая возглавляет лабораторию нейронной пластичности и нейрореабилитации, была вдохновлена исследованиями Мела Слейтера и Джереми Бэйленсона, которые выяснили, что если взрослым в виртуальной реальности было дано тело ребенка, то они начинали вести себя больше как дети.
Лью задалась вопросом: если пациентам, пережившим инсульт, и имеющим двигательные нарушения, дать виртуальный аватар, который двигается должным образом, то сможет ли он повысить пластичность мозга и способствовать восстановлению утраченных функций? Возможно даже, что такая терапия приведет к тому, что пациент снова сможет пользоваться парализованной конечностью.
«Это обман мозга посредством визуального ввода, — отмечает Лью. — Есть много новых свидетельств из области неврологии и психологии, которые показывали, что вы действительно можете идентифицировать себя [с аватаром], и это меняет ваше поведение на основе аватара, который дан вам в виртуальной реальности».
Внедрение виртуальной реальности в сферу здравоохранения не ново. Она уже использовалась для того, чтобы помочь людям преодолевать фобии и тревожные расстройства. Но ее медицинское применение начинает набирать силу именно сейчас, когда технология уже достаточно развита и коммерчески доступна. Некоторые медицинские школы обучают студентов на виртуальных моделях.
Лью и ее коллеги работают над исследованием REINVENT (дословно — Изобретение, расшифровывается как Реабилитационная среда, использующая интеграцию нейромышечных виртуальных усовершенствований для нейронного обучения).
Процесс построен на применении интерфейса мозг-компьютер, который принимает сигнал от мозга и использует его для управления другим устройством: компьютером, роботом или, как в случае с REINVENT, аватаром в виртуальной реальности.
Далее исследователи считывают электрические сигнатуры мозговой активности с поверхности кожи головы с помощью электроэнцефалографии. Команда также использует электромиографию, анализирующую электрическую активность мышц. Все это помогает им распознать движение или попытки двигаться.
Сигналы поступают в программу на ноутбуке. Программа имеет пороговые значения, так что при обнаружении специфических сигналов в мозге или мышечной деятельности, соответствующих попытке перемещения, они управляют движением виртуальной руки. Полученная визуальная обратная связь через VR-гарнитуру может помочь укрепить нейронные пути от поврежденной в результате инсульта двигательной коры к парализованной конечности.
Недавно исследовательская группа завершила тестирование прототипа системы, использующей гарнитуру Oculus DK2, с 22 здоровыми пожилыми людьми, чтобы получить образцы того, как выглядят мозговые и мышечные сигналы при движении.
Теперь ученые начинают тестировать пациентов, переживших инсульт, в лаборатории, рассчитывая поработать с десятью из них в краткосрочной перспективе и с сотнями в долгосрочной перспективе — как в клиниках, так и в домашних условиях.
Команда уже обнаружила, что нейрофидбэк в случае с виртуальной рукой, движущейся в VR-гарнитуре, более эффективен, чем при показе этого же действия на экране.
«Мозговая активность в моторных регионах, на которые мы пытаемся нацелиться, у пациентов выше, и они могут управлять интерфейсом мозг-компьютер немного лучше и быстрее, — отмечает Лью. — При этом есть дополнительная выгода от использования виртуальной реальности, а это одна из первых вещей, которые мы хотели выяснить».
Поскольку виртуальная реальность — это еще относительно новая технология, есть много вопросов без ответов о том, как лучшие всего ее использовать в медицине. И хотя возможности применения виртуальной реальности в здравоохранении захватывающи, Лью считает, что не стоит делать поспешных выводов.
«Мы считаем, что виртуальная реальность — это перспективная среда, но мы движемся вперед осторожно. Многое из того, что мы пытаемся сделать — это проверить предположения, потому что есть много ажиотажа вокруг виртуальной реальности, но пока не так много того, что известно, подтверждено наукой», — говорит исследовательница.
