Междисциплинарный проект стартовал при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и Газпромбанка. Учёные за три года намерены пройти путь от лабораторных образцов до создания опытного прототипа, готового к испытаниям и потенциальному внедрению. В основе разработки — тонкопленочные эластичные электродные матрицы, которые станут связующим звеном между нервной системой человека и электроникой протеза.

Принципиально иной подход к управлению

Ведущий научный сотрудник Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского университета Александр Марков пояснил, что создаваемые электроды представляют собой гибкие многоканальные структуры, которые оборачиваются вокруг нервных волокон. «По сути, это интерфейс, который соединяет нервную систему человека и электронную часть устройства. Такие электроды должны имплантироваться на периферические нервы в область культи и работать непосредственно с нервными импульсами».

Ключевое отличие от большинства современных протезов заключается в источнике сигнала. Существующие системы, как правило, считывают биоэлектрические импульсы с мышц, что требует от пациента длительного переобучения и адаптации к непривычным схемам управления. Прямая работа с периферическими нервами позволит протезу «слышать» команды мозга без посредников.

Многоканальность как технологический прорыв

Особенность разработки — многоканальность. Исследователи создают электроды, способные одновременно считывать и разделять несколько сигналов по разным нервным ветвям. Это открывает возможность управлять каждым пальцем протеза раздельно, что кардинально повышает точность и функциональность движений.

Проект направлен на создание комплексной экосистемы экзопротезирования, включающей не только нейронный интерфейс, но и источники питания, а также системы управления. Сеченовский университет отвечает за разработку электродных матриц, тогда как его партнёры по проекту — МИЭТ и МФТИ — работают над остальными компонентами будущего устройства.

«Моторика Орто»: от бионических рук до нейроинтерфейсов

Компания «Моторика Орто» — ключевой индустриальный партнёр, который должен превратить лабораторную разработку в готовый медицинский продукт. Сегодня компания уже активно развивает направление высокотехнологичного протезирования. В Санкт-Петербурге и Москве работают её Центры восстановления мобильности, которые не только осуществляют протезирование, но и оказывают комплексную помощь по реабилитации. К 2030 году планируется открыть ещё десять таких центров по всей России.

В линейке компании уже есть бионический протез кисти Omni Hand с оптическими датчиками, обеспечивающими интуитивное управление. Недавно «Моторика Орто» запустила также сеть передвижных протезных лабораторий «Автомоторика», которые доставляют высокотехнологичную помощь в удалённые регионы. Однако, даже самые совершенные протезы сегодня считывают сигналы с мышц (ЭМГ) — при ампутации плеча или локтя количество каналов управления катастрофически падает, и протезисты вынуждены задействовать для захвата и разгибания искусственные мышцы. Прямой нейроинтерфейс может решить эту проблему, обеспечив естественный контроль даже при высоком уровне ампутации.

Полная сенсорная обратная связь — следующий этап

Важно подчеркнуть, что нынешний проект фокусируется на считывании сигналов от мозга к протезу — то есть на контроле движений. Однако для полноценного управления одной только передачи двигательных команд недостаточно. Человек нуждается в обратной тактильной связи: он должен чувствовать, с какой силой сжимает предмет, и понимать, не выскальзывает ли он из «пальцев» протеза.

Александр Марков отмечает, что создаваемая ими многоканальная электродная структура в перспективе позволяет также и стимулировать нерв, передавая сенсорные сигналы от датчиков протеза обратно в мозг. Это так называемая «замкнутая петля» управления, которая в корне изменит качество жизни пользователей протезов. В мире уже есть исследовательские проекты, где электрическая стимуляция периферических нервов через имплантированные электроды позволяет пациентам чувствовать прикосновения и различать фактуру предметов. Если российским учёным удастся наладить не только «выход» (движение), но и «вход» (осязание), это станет настоящей технологической сенсацией.

Международный контекст и российская амбиция

Идея подключения протезов напрямую к периферическим нервам давно занимает умы учёных по всему миру. Одним из перспективных подходов считается создание регенеративного нервного интерфейса (RPNI) — когда пересаженный лоскут мышцы служит биоусилителем слабых нервных сигналов. Американские исследователи ещё в 2020 году демонстрировали, что с помощью этой технологии пациенты с ампутацией верхней конечности успешно управляли протезом в реальном времени до 300 дней без перенастройки алгоритмов.

Российский проект предлагает альтернативное решение: не пересадку мышцы, а создание сверхтонкой гибкой «обёртки», которая охватывает нерв и считывает сигналы напрямую с множества аксонов одновременно. Если российским учёным удастся решить проблему долговременной стабильности такого интерфейса и избежать рубцевания вокруг имплантата, их разработка может стать серьёзным конкурентом западным аналогам.

На первом этапе исследователям предстоит создать лабораторные образцы электродных матриц. Затем последуют испытания на биофизических моделях, отработка систем питания и управления. Завершающая стадия проекта — создание опытного прототипа протеза, готового к клиническим испытаниям. Если проект дойдёт до внедрения, он изменит жизнь тысяч людей, потерявших конечности, вернув им не просто утраченную функцию, а возможность управлять протезом так же легко и естественно, как здоровой рукой.