Επιστήμονες ανέπτυξαν μια νέα νευροπροσθετική τεχνολογία που αποκαθιστά την κινητικότητα σε παράλυτα πειραματόζωα. Το σύστημα, που δημιουργεί σε πραγματικό χρόνο μια ασύρματη «γέφυρα» ανάμεσα στον εγκέφαλο και στη σπονδυλική στήλη, ελπίζεται ότι μελλοντικά θα αξιοποιηθεί και από παράλυτους ανθρώπους.

Πρόκειται για μια εμφυτεύσιμη ασύρματη διεπαφή εγκεφάλου-σπονδυλικής στήλης, η οποία παρακάμπτει το τραύμα που προκάλεσε την παράλυση. Συνολικά το σύστημα αποτελείται από πέντε μέρη: ένα εγκεφαλικό εμφύτευμα (περιέχει σχεδόν 100 ηλεκτρόδια), ένα εμφύτευμα στη σπονδυλική στήλη (με 16 ηλεκτρόδια), μια συσκευή εγκεφαλικής καταγραφής και ασύρματης μετάδοσης σημάτων, μια εμφυτεύσιμη γεννήτρια ηλεκτρικών ερεθισμάτων και ένα ηλεκτρονικό υπολογιστή.

Προηγούμενες έρευνες είχαν δείξει ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν αποκωδικοποιημένα σήματα από περιοχές του εγκεφάλου, προκειμένου να ελεγχθεί η κίνηση ενός ρομποτικού ή προσθετικού χεριού, ενώ σε μια περίπτωση ακόμη και του ίδιου του παράλυτου χεριού ενός ασθενούς. Έως τώρα όμως δεν είχε δοκιμασθεί η μέθοδος αυτή για την αποκατάσταση της κίνησης των ποδιών.
Οι ερευνητές από διάφορες χώρες (Ελβετία, Γαλλία, Γερμανία, ΗΠΑ), με επικεφαλής τον Γκρεγκουάρ Κουρτίν του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (EFPL) της Λοζάνης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", ανέπτυξαν ένα εγκεφαλικό εμφύτευμα, που αποκωδικοποιεί τα σήματα του κινητικού φλοιού του εγκεφάλου. Στη συνέχεια, η συσκευή στέλνει ασύρματες εντολές σε ένα δεύτερο εμφύτευμα με ηλεκτρόδια στο κάτω μέρος της σπονδυλικής στήλης, σε σημείο χαμηλότερα από το τραύμα, ενεργοποιώντας έτσι τους μυς των ποδιών.

imerisia.gr

Για πρώτη φορά ένας 28χρονος παράλυτος άνδρας απέκτησε μια περιορισμένη αλλά ρεαλιστική αίσθηση αφής στο -ελεγχόμενο από το νου- ρομποτικό χέρι του, χάρη στην εμφύτευση τεσσάρων ηλεκτρονικών «τσιπ» στον εγκέφαλό του, το καθένα με μέγεθος περίπου όσο το μισό ενός κουμπιού πουκαμίσου.

Το επίτευγμα ανοίγει τον δρόμο για τη βελτίωση της τεχνητής αφής στα νευροπροσθετικά άνω άκρα που τοποθετούνται σε ακρωτηριασμένους ή παράλυτους ανθρώπους, αλλά επίσης για την μερική έστω αποκατάσταση των αισθήσεων και σε άλλα μέρη του παράλυτου σώματος, με την εμφύτευση περισσότερων «τσιπ».

Η εμφυτευμένη ηλεκτρονική συσκευή δεν είναι ασύρματη (μια βελτίωση που θα πρέπει να γίνει μελλοντικά) αλλά συνδέεται μέσω μικροηλεκτροδίων που βγαίνουν από το κεφάλι, με το ρομποτικό χέρι και έναν υπολογιστή, ο οποίος ενεργοποιεί τα «τσιπάκια».

Τα εγκεφαλικά εμφυτεύματα -το καθένα με 32 μικροηλεκτρόδια- ενεργοποιούν ηλεκτρικά τους κατάλληλους νευρώνες του εγκεφάλου και στη συνέχεια, συνδεόμενα με τους ηλεκτρονικούς αισθητήρες στο τεχνητό άκρο, μπορούν να αναδημιουργήσουν σε ένα βαθμό την αίσθηση της αφής. Μέχρι τώρα η τεχνολογία αυτή -που αναπτύχθηκε με χρηματοδοτική υποστήριξη από την Υπηρεσία Προωθημένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του αμερικανικού Πενταγώνου- είχε αφήσει υποσχέσεις σε δοκιμές στα πειραματόζωα και τώρα δοκιμάσθηκε με σχετική επιτυχία σε έναν άνθρωπο.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον ειδικό στη νευρομηχανική επίκουρο καθηγητή Ρόμπερτ Γκοντ του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο αμερικανικό ιατρικό περιοδικό "Science Translational Medicine", εισήγαγαν τα τσιπάκια στον εγκέφαλο ενός τετραπληγικού ασθενούς που είχε μείνει παράλυτος από το λαιμό και κάτω, μετά από τραυματισμό στη σπονδυλική στήλη σε τροχαίο στα 18 του.

Η συσκευή επέτρεψε στον ασθενή Νέϊθαν Κόπλαντ να νιώσει την αίσθηση της πίεσης στην παλάμη και στα δάχτυλα του χεριού του. Ο ίδιος περιέγραψε ως «σχεδόν φυσική» την αίσθηση που είχε στο 93% των περιπτώσεων που άγγιζε πράγματα με το ρομποτικό άκρο.

Όμως δεν ένιωθε τις αισθήσεις της κίνησης, της θερμοκρασίας (αν κάτι είναι ζεστό ή κρύο) και του πόνου, συνεπώς η τεχνολογία έχει πολλά περιθώρια βελτίωσης ακόμη, είτε μέσω αύξησης των ηλεκτροδίων του εμφυτεύματος, είτε μέσω εμφύτευσης του «τσιπ» πιο βαθιά στον εγκέφαλο, είτε μέσω σμίκρυνσης του «τσιπ» και κατασκευής του από άλλα υλικά.

Ο ασθενής δήλωσε πάντως ότι έχει την (ψευδ)αίσθηση πως οι αισθήσεις του έρχονται από τα δάχτυλά του, καθώς η συνεργασία αισθητήρων στο χέρι και εμφυτεύματος δημιουργεί αυτή την εντύπωσή στον εγκέφαλό του.

Ο Κόπλαντ χρησιμοποιεί το εμφύτευμα εδώ και 17 μήνες και η κατάστασή του παραμένει σταθερή, πράγμα ενθαρρυντικό κατά τους επιστήμονες, καθώς αποτελεί ένδειξη ότι το «τσιπάκι» δεν κάνει κάποια ζημιά στον εγκέφαλο. Όμως, με τη σημερινή τεχνολογία, κάθε ισχυρότερο «τσιπάκι» χρειάζεται περισσότερα ηλεκτρόδια, πράγμα που αυξάνει τον κίνδυνο φλεγμονών ή άλλων εγκεφαλικών βλαβών.

Παραμένει επίσης ζητούμενο κατά πόσο θα καταστεί κάποτε εφικτό ένα ρομποτικό χέρι να διαθέτει -με τη βοήθεια του εγκεφαλικού εμφυτεύματος- πλήρη αίσθησης αφής. Πάντως, σύμφωνα με τους επιστήμονες, ακόμη και μια σχετικά περιορισμένη αίσθηση αφής μπορεί να μεταμορφώσει τη ζωή ενός παράλυτου ή ακρωτηριασμένου ανθρώπου.

Ο καθηγητής Ρ.Γκοντ δήλωσε ότι «απώτερος στόχος είναι η δημιουργία ενός (ρομποτικού) συστήματος που ο ασθενής το κινεί και το νιώθει σαν το φυσικό χέρι του. Απέχουμε ακόμη πολύ από αυτό, αλλά έχουμε ήδη κάνει ένα σημαντικό πρώτο βήμα». Η τεχνολογία -αφού δοκιμασθεί σε περισσότερους ασθενείς- εκτιμάται ότι μπορεί να καταστεί διαθέσιμη ευρέως σε λιγότερο από μια δεκαετία.

Από το ΑΠΕ-ΜΠΕ

Για πρώτη φορά επιστήμονες στη Βρετανία δημιούργησαν μαλακούς συνθετικούς ιστούς που περιέχουν γονίδια και πρωτεΐνες, ενεργοποιούνται μέσω του φωτός και μιμούνται τα νεύρα

Δημιουργήθηκε για πρώτη φορά συνθετικός ιστός που μιμείται τα νεύρα και ελέγχεται με φως!

Απίστευτο, κι όμως, αληθινό!

Επιστήμονες στη Βρετανία δημιούργησαν για πρώτη φορά μαλακούς συνθετικούς ιστούς που περιέχουν γονίδια και πρωτεΐνες, ενεργοποιούνται μέσω του φωτός και μιμούνται τα νεύρα.

Τέτοιοι ιστοί μελλοντικά μπορεί να συμπληρώσουν ή και να αντικαταστήσουν ζωντανούς νευρικούς ιστούς, σε περιπτώσεις π.χ. όπου λόγω τραυματισμού έχουν καταστραφεί τα νεύρα της σπονδυλικής στήλης.

Προς το παρόν πάντως τα συνθετικά κύτταρα επικοινωνούν μόνο μεταξύ τους.

Οι ερευνητές του Εργαστηρίου Ερευνών Χημείας του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, με επικεφαλής τον Μάικλ Μπουθ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Science Advances", χρησιμοποίησαν την τεχνική της τρισδιάστατης εκτύπωσης για να παράγουν τα μικροσκοπικά συνθετικά κύτταρα, που έχουν τη μορφή σταγόνας.