Głowa komputerowa

Sparaliżowane zwierzę mogło poruszać łapą dzięki specjalnemu połączeniu między mózgiem a rdzeniem kręgowym i mięśniami. Do analizowania i wzmacniania impulsów nerwowych zaprzęgnięto komputer. Taki rodzaj elektronicznego objazdu uszkodzonego rdzenia opracowali specjaliści z University of Washington w Seattle. Jeżeli ich doświadczenia uda się przełożyć na terapię ludzi, tysiące sparaliżowanych pacjentów zyska szansę na odzyskanie samodzielności.

– W odległej przyszłości możliwe będzie rejestrowanie sygnałów z kory mózgowej i stymulowanie różnych punktów rdzenia kręgowego, co przywróci pewne podstawowe funkcje, jak chwytanie czy chodzenie – ostrożnie zapowiada Eberhard Fetz, neurolog, którzy przewodził zespołowi badaczy. – Ale to nie stanie się prędko – dodaje.

Okablowany umysł

Uszkodzenia rdzenia kręgowego najczęściej prowadzą do porażenia ruchowego i zablokowania czucia poniżej „przerwanego" miejsca. Przy częściowych uszkodzeniach pacjenci cierpią na utrudniający życie niedowład, w poważniejszych przypadkach są całkowicie sparaliżowani. Samo uszkodzenie rdzenia kręgowego jest zaś efektem poważnych urazów kręgosłupa.

Ale rdzeń poniżej i powyżej miejsca uszkodzenia jest cały – przekonuje Fetz. Gdyby udało się obejść uszkodzenie i połączyć rdzeń, teoretycznie możliwe byłoby przywrócenie sprawności.

Pomysł przetestowano na zwierzętach. Wybrano makaka, któremu chirurgicznie częściowo przerwano rdzeń kręgowy. Uszkodzenie sprawiło, że małpa nie mogła poruszać palcami dłoni. Wszczepiono jej w głowę elektrody rejestrujące aktywność mózgu, a konkretnie neuronów kory ruchowej. Miejsce umieszczenia elektrod wybrano tak, że aktywowały się, gdy zwierzę chciało poruszyć dłonią.

Drugi zestaw elektrod umieszczono w rdzeniu kręgowym makaka poniżej miejsca uszkodzenia.

Między mózgiem a rdzeniem wstawiono jednak komputer. Jego zadaniem było przechwytywanie sygnałów konkretnych grup neuronów i ich wzmacnianie.

Co więcej – sygnały elektryczne ze sparaliżowanego ramienia zwierzęcia trafiały z powrotem do komputera, a ten „wpuszczał" je ponownie do rdzenia kręgowego, tworząc pętle. Dzięki temu prostemu mechanizmowi impulsy były wystarczająco silne.

To działa!

Zwierzę nauczono też poruszania kolorowym kwadratem na ekranie tylko za pomocą myśli – przez elektrody umieszczone w korze mózgowej. Gdy włączono „objazd" uszkodzonego miejsca, makak – zamiast kwadratem na ekranie – sterował mięśniami nadgarstka.

– To na razie tylko dowód, że nasze rozwiązanie działa – mówi Fetz. Badania wykonano na jednej tylko małpie, a efekty zależą od rozmiarów uszkodzenia. Nie zawsze muszą być tak dobre jak w przypadku laboratoryjnego makaka – studzą entuzjazm badacze.

– To mały krok, ale na pewno we właściwą stronę – komentuje dla LiveScience Lee Miller z Northwestern University.

Eksperymenty Eberharda Fetza są wyjątkowe, bo  ałpa steruje własnym ramienie, a nie sztuczną protezą. Testy z mechanicznym ramieniem   pierwszy przeprowadził, jeszcze w 2008 roku, dr Andrew Schwartz. Specjalna matryca z elektrodami wszczepiona w głowę małpy odczytywała jej myśli. Sygnały z neuronów przekładane były na impulsy sterujące mechanicznym ramieniem. Precyzja działania systemu była tak duża, że zwierzę mogło sztucznymi palcami wkładać sobie do pyszczka przysmaki.

Własna dłoń lepsza niż sztuczna

Obecnie takie rozwiązania testuje się z udziałem ludzi. Badania prowadzi Centrum Medyczne Uniwersytetu w Pittsburghu. Elektrody wszczepiono m.in. Timowi Hemmesowi, który kilka lat temu uległ poważnemu wypadkowi motocyklowemu. Do chwili umieszczenia w jego głowie implantu musiał przy najprostszych czynnościach korzystać z pomocy innych ludzi.

Tim może teraz posługiwać się sztucznym ramieniem sterowanym myślą. Pierwszy raz od wypadku mógł dotknąć przyjaciółki.

Jeżeli zespołowi Eberharda Fetza uda się skonstruowanie „obejścia" uszkodzenia rdzenia kręgowego, tacy pacjenci jak Tim Hemmes będą mogli używać własnych rąk i nóg.

—na podst. livescience