Γιατροί και νευροεπιστήμονες στις ΗΠΑ αποκατέστησαν για πρώτη φορά την κίνηση των δαχτύλων, των χεριών και των καρπών σε έναν παράλυτο άνθρωπο, χρησιμοποιώντας σήματα από τον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου του. 

Η αποκατάσταση έγινε με τη βοήθεια ενός νέου νευροπροσθετικού συστήματος με την ονομασία NeuroLife. Αυτό βασίζεται αφενός σε ένα «τσιπ» που εμφυτεύεται στον εγκέφαλο του ασθενούς και αφετέρου σε μια συσκευή που φοριέται στο μπράτσο του και επιτρέπει ένα είδος «νευρωνικού μπάι-πας», το οποίο παρακάμπτει τα κατεστραμμένα νεύρα του. 

Εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο ζουν παράλυτοι, επειδή έχει διαταραχθεί - για διάφορες αιτίες - η μετάδοση σημάτων μεταξύ του εγκεφάλου και των μυών τους. Είναι η πρώτη φορά που ένα σύστημα, το οποίο «μεταφράζει» τη νευρωνική δραστηριότητα σε σήματα-εντολές προς μια νευροπροσθετική συσκευή, αποκαθιστά σε πραγματικό χρόνο την κίνηση σε τετραπληγικό. 

Οι τετραπληγικοί έχουν παράλυση, τόσο των άνω όσο και των κάτω άκρων. Στην περίπτωση του 24χρονου άνδρα, αυτή οφειλόταν σε τραυματισμό του άνω τμήματος της σπονδυλικής στήλης του, λόγω καταδυτικού ατυχήματος πριν από έξι χρόνια. 

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τσαντ Μπούτον του Ινστιτούτου Ιατρικών Ερευνών Φαϊνστάιν της Νέας Υόρκης και τον νευροχειρουργό Αλί Ρεζάι του Ιατρικού Κέντρου Βέξνερ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Οχάιο, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature, χρησιμοποίησαν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για να αποκωδικοποιήσουν μέσω του «τσιπ» τη νευρωνική δραστηριότητα του εγκεφάλου. Στη συνέχεια, επέτρεψαν στον παράλυτο να κινήσει τα χέρια του μέσω ενός συστήματος νευρομυικής ηλεκτρικής ενεργοποίησης, που δεχόταν εντολές από το «τσιπ». 

Οι επιστήμονες εμφύτευσαν στον εγκέφαλο του ασθενούς το «τσιπάκι», το οποίο «διαβάζει» τις σκέψεις του. Αυτό συνδέεται με ηλεκτρόδια απευθείας με ένα ειδικά διαμορφωμένο μανίκι-συσκευή στο χέρι του, συνδέοντας έτσι άμεσα τον εγκέφαλο με τους μυς των άνω άκρων, παρακάμπτοντας τη σπονδυλική στήλη και δημιουργώντας ένα σύστημα «νευρωνικού μπάι-πας». 

Μετά από σχετική εξάσκηση, ο παράλυτος νέος μπόρεσε να κινήσει μεμονωμένα τα δάχτυλά του, καθώς επίσης τον καρπό και όλο το χέρι του. Ήταν έτσι σε θέση να πιάνει αντικείμενα και να τα αφήνει, ή να κάνει πιο πολύπλοκες κινήσεις, όπως να ανακατεύει με ένα κουταλάκι το περιεχόμενο ενός δοχείου. Μπορεί ακόμη να παίζει και κιθάρα! 

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι η εν λόγω νευροπροσθετική τεχνολογία, με τις κατάλληλες βελτιώσεις στο υλικό της (σύστημα ηλεκτρικής ενεργοποίησης) και στο λογισμικό της (αλγόριθμοι), θα βοηθήσει μελλοντικά τους παράλυτους. Εξέλιξη θα αποτελέσει η ασύρματη σύνδεση μεταξύ του εγκεφαλικού «τσιπ» και του «μανικιού» στο χέρι.

thetoc.gr

Ένα νέο ηλεκτρονικό σύστημα που επιτρέπει την απευθείας σύνδεση εγκεφάλου-υπολογιστή και το οποίο μπορεί να “μεταφράσει” τις σκέψεις του χρήστη σε κινήσεις των κάτω άκρων, επέτρεψε σε έναν παράλυτο άνθρωπο από την μέση και κάτω (από παλιότερη κάκωση νωτιαίου μυελού) να γίνει ο πρώτος τέτοιου τύπου ασθενής στην ιστορία που περπατάει χωρίς τη χρήση της ρομποτικής.

Τα πρώτα αργά, διστακτικά βήματα του 28χρονου παραπληγικού καταγράφηκαν σε μια προκαταρκτική μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of NeuroEngineering, μαζί με ένα βίντεο από το YouTube.

Το κατόρθωμα επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που επιτρέπει στον εγκέφαλο να παρακάμψει τον τραυματισμένο νωτιαίο μυελό και αντ' αυτού να στέλνει μηνύματα μέσω ενός αλγορίθμου υπολογιστή σε ειδικά ηλεκτρόδια τοποθετημένα γύρω από τα γόνατα του ασθενούς για να προκαλέσει κινήσεις των μυών που ελέγχουν πόδι.

Μια «κάσκα» ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος που φορά ο ασθενής στο κεφάλι του, καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου του, ενώ ηλεκτρόδια είναι τοποθετημένα στους μυς των ποδιών. Ο ασθενής εκπαιδεύεται νοητικά σε μια οθόνη υπολογιστή, προκειμένου να στέλνει σήματα στα πόδια του, ώστε αυτά να κινηθούν. Ένα βασικό πρόβλημα που πρέπει να βελτιωθεί, είναι ότι ο ασθενής δυσκολεύεται να κρατήσει την ισορροπία του, όταν κάνει βήματα. Οι ερευνητές δήλωσαν πάντως ότι το μη επεμβατικό σύστημά τους αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο, που πηγαίνει ένα βήμα πέρα από την χρήση συστημάτων εικονικής πραγματικότητας ή ρομπτικών εξωσκελετών.

Οι τραυματισμοί στη σπονδυλική στήλη αποκόπτουν τα νεύρα που επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ εγκεφάλου και κάτω άκρων, με συνέπεια την παραλυσία. Τα νεύρα αυτά δεν αναπτύσονται ξανά, όμως καινοτομικά συστήματα όπως το παραπάνω, μπορούν να "διαβάσουν" τα ηλεκτρικά-νευρικά σήματα του εγκεφάλου και να παρακάμψουν την κατεστραμμένη περιοχή της σπονδυλικής στήλης, έτσι ώστε οι μύες των ποδιών να δέχονται πάλι εντολές κίνησης.

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι το νέο σύστημα έχει δοκιμαστεί μόνο σε έναν παράλυτο και, όπως είπαν, χρειάζονται περισσότερες δοκιμές με άλλους ασθενείς, προτού αξιοποιηθεί ευρύτερα από τους παραπληγικούς.

Μελλοντικά, για πρακτικούς και ψυχολογικούς λόγους, η ογκώδης εξωτερική «κάσκα» ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος θα πρέπει να αντικατασταθεί από ένα εσωτερικό εγκεφαλικό εμφύτευμα. Αυτό θα «πιάνει» τα εγκεφαλικά σήματα με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια και επιπλέον πιθανώς θα επιτρέπει στον ασθενή όχι μόνο να κινεί τα πόδια του, αλλά και να τα νιώθει.
Από το ΑΠΕ-ΜΠΕ και το reuters.com