Медицина

«Все основано на нейропластичности»: может ли VR помочь в медицине

Как виртуальная реальность помогает в нейрореабилитации

Sergey Ryzhov/Adobe Stock

Где в мозге скрывается центр сознания (и почему он прячется так хорошо), как виртуальная и дополненная реальность способствуют восстановлению движений при болезни Паркинсона, после инсульта и травм спинного мозга, а также как компьютерная диагностика придет на помощь в суде, читайте на Indicator.Ru.

Сессия по технологиям виртуальной и дополненной реальности в нейрореабилитации прошла на XXXII семинаре-конференции проекта «5-100». Это бурно развивающаяся тема, где количество публикаций за последние несколько лет возросло в разы. В России в этой области развиваются три направления: разработка интерфейсов «человек — компьютер» и «человек — человек» в VR/AR (виртуальной и дополненной реальности); кадры и инфраструктура для таких проектов; образовательные программы подготовки. Рассказываем, какие результаты они могут представить.

От болезни Паркинсона и для запуска шагового центра

Одним из первых выступил врач-нейрохирург медицинского центра ДВФУ Артур Биктимиров. Аналитик Центра НТИ ДВФУ по нейротехнологиям, технологиям виртуальной и дополненной реальности рассказал об оцифровке неврологических заболеваний — создании методов компьютерной оценки и диагностики. В ДВФУ такая работа ведется с болезнью Паркинсона, по изучению которой в университете уже наработана база. Для двигательной патологии при этом диагнозе есть четкие критерии прогрессирования, которые позволяют компьютеру отслеживать состояние пациента в динамике и получать объективную математическую оценку поражений, на которую не повлияет эмоциональный фон или другие субъективные черты врача.

«В 2018 году мы проводили занятия для врачей по болезни Паркинсона и решили провести эксперимент, попросив участников оценить прогрессирование симптомов по одному и тому же ролику, где пациент выполняет тесты. У разных врачей оценки одного и того же теста на видео могли оказаться разными: так, по силе один результат можно было ждать от молодой девушки-невролога, другой от сильного мужчины, так как все опираются на свой субъективный опыт», — рассказал Биктимиров, добавив, что объективные и «математически точные» методы могли бы предоставить независимое мнение не только в клинической диагностике, но и при судебных разбирательствах над врачами.

Другой проект с его участием — восстановление двигательной активности пациентов и с полным анатомическим перерывом спинного мозга, при котором человек теряет связь со своими конечностями и не может посылать им сигналы. У неврологов есть надежда помочь таким больным, воздействуя на обнаруженный пару десятилетий назад сначала у животных, а потом и у людей центр шаговой активности. Этот центр активнее работает в детстве: к примеру, как рассказал ученый, благодаря ему непроизвольно начинает дрыгать ногами новорожденный ребенок, поднятый в воздух. Но постепенно контроль над движениями отходит к головному мозгу. При повреждении спинного мозга неврологам уже удается «перезапускать» этот центр благодаря нейростимуляции, и сейчас они пытаются понять, как научить пациентов им управлять. В этом как раз и могут помочь занятия с дополненной реальностью.

После инсульта и для травмированных спортсменов

Упражнениями для реабилитации занимается и Артем Ионис из все того же Центра НТИ ДВФУ. Но его проект сконцентрирован не на болезни Паркинсона, а на оценке постинсультных поражений. По словам Иониса, используя VR с высоким уровнем графики и видя, что конечность двигается, пациент даже психологически чувствует себя комфортнее и начинает верить в свои силы. Много различных научных групп пришли к выводу, что нейрореабилитация работает лучше, если есть эффект присутствия. Виртуальная среда ограничивает влияние сторонних факторов, помогает улучшить психоэмоциональное состояние или подобрать определенный контент и может сыграть роль моральной поддержки. После упражнений за результатами следят и сам пациент, и реабилитолог.

Программа выполняет две функции: оценивает поражения и помогает реабилитации. Все это делается при помощи набора упражнений на основе шкалы Фугл-Мейера, которой пользуются при определении состояния пациента после инсульта с 1975 года. Комплекс упражнений можно персонализировать под каждого больного. Первую версию программного обеспечения, способного выполнять эти задачи, выпустили в декабре и успели показать на выставке в Лас-Вегасе. «Все основано на нейропластичности: после инсульта страдает центр управления активностью. Из-за этого не поступает сигнал к периферии, где все нормально. VR дает стимул и переключение двигательной доминанты для стимуляции. Это позволяет более активно восстанавливать пациента», — рассказала о принципе такой реабилитации руководитель Центра восстановительной медицины и реабилитации медицинского центра ДВФУ Татьяна Кантур. С одним из ее пациентов, мальчиком, которому парализовало руку после инсульта, врачи не могли добиться результата три недели, но с VR-стимуляцией уже за три занятия он заново начал учиться контролировать свои движения.

Помогают VR-технологии и реабилитации спортсменов: для них создана программа оценки двигательной активности функции руки при травме плеча, которая проводит диагностические и лечебные тесты. Дополнительные возможности представляют VR-костюмы с множеством датчиков (как TeslaSuit). Они регистрируют движения человека по технологии захвата движений, анализа видеоизображений руки, ноги, ходьбы, приседания, вставания. Потенциально это позволяет не только отследить прогресс пациента, но и собрать данные, которые можно использовать в других научно-исследовательских проектах.

При помощи подобных VR/AR-технологий было бы интересно решить и другие проблемы: например, пациенты с нейродегенеративными заболеваниями не имеют возможности часто ходить по врачам, и хорошо бы, если бы врачи имели доступ к их данным на расстоянии. Кроме того, данные о самих врачах, клиниках нейрореабилитации было бы неплохо привести в порядок — структурировать, обработать и собрать вместе телефоны и другую информацию.

Неуловимое сознание и научная фантастика

Пока ученые продвигаются в нейротехнологиях все дальше, на пути возникают почти философские вопросы. Аудитория семинара поинтересовалась, насколько реальны центры сознания и сможет ли человечество оцифровать мозг в компьютере. Как рассказали неврологи, на сегодняшний день мы даже нервный сигнал на 100% заменить компьютером не можем. Пока мы имитируем одну из двух составляющих, изменение электрического потенциала, а химическую передачу с везикулами и нейромедиаторами воспроизвести исследователи не могут. Однако при стимуляции определенных зон коры можно «обмануть» человека, создать ощущение, что совершается какое-то действие. Мы можем повлиять на моторную кору, чтобы создать ощущение, что рука двигается.

«Я не отрицаю фантастическую возможность, некую идею или фантастический эксперимент через одно-два столетия. Но мы еще не доросли до этого», — ответил Артур Биктимиров на вопрос о «центре сознания». Да, некоторые работы показывают, что нарушение личности может возникнуть из-за повреждения гиппокампа, и да, мы много знаем о «распределении обязанностей» в разных зонах коры и других структурах мозга. Но функциональное МРТ показывает, что у каждого человека нюансы могут быть индивидуальны. К тому же мы плохо знаем, как центры между собой взаимодействуют.

Более того, благодаря нейропластичности мозга функции поврежденных участков могут взять на себя другие. Это одна из причин, почему «центр сознания» такой неуловимый (если сознание вообще сконцентрировано в одном месте). «Я неоднократно оперировал пациентов, которым удаляли обширные участки мозга, но "я" человека не пропадало. В том числе оперировали гиппокамп, удаляли опухоли, когда от ствола мозга оставалось несколько сантиметров. В процессе реабилитации функции умерших участков могут взять другие участки. Так что то ли центры быстро перемещаются, то ли нет одной такой зоны, которая берет на себя эту роль», — поведал Биктимиров. Интересно и то, что при клинической депрессии нарушается работа системы гипоталамус — миндалина — надпочечники. Из-за нарушения нейрогенеза в участках мозга нарушается и сознание. Таким образом, трудно выделить даже мозг как отдельную структуру. Все в организме взаимосвязано: гормоны надпочечников тоже влияют на нашу личность.

«Мы вытворяем неимоверные вещи, делаем сложнейшие операции, но не знаем, докуда человек может отступать, оставаясь собой. На той неделе поймал пациента через два часа после операции: он стоял на улице и спокойно курил. Я ругался, конечно, но до сих пор не устаю удивляться, какими остаются люди», — заключил он.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.