Małpy z urazami rdzenia kręgowego prowadzącymi do paraliżu jednej kończyny odzyskały zdolność chodzenia dzięki nowemu bezprzewodowemu neuroimplantowi, który przywraca komunikację między mózgiem a rdzeniem kręgowym, powiedzieli naukowcy w środę, 9 listopada.
To osiągnięcie oznacza kolejny krok naprzód w szybko rozwijającej się dziedzinie leczenia urazów rdzenia kręgowego przy użyciu najnowszej technologii.
W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy stworzyli technologie pomagające ludziom i małpom manipulować robotycznym ramieniem z dosłowną siłą myśli, przywrócili sparaliżowanemu człowiekowi zdolność do używania jednej ręki przez wszczepiony mu mikroczip i wykorzystali elektryczną stymulację nerwów do poruszania sparaliżowanych szczurów.
Nowy system wyróżnia się spośród wszystkich tych osiągnięć, ponieważ pozwala skoncentrować się na dolnej części ciała i daje małpom - prawdopodobnie ludziom w niedalekiej przyszłości - możliwość korzystania z systemu bezprzewodowego bez konieczności podłączania się do komputera. Twórcy tego systemu wykorzystali postępy w mapowaniu aktywności neuronalnej i stymulacji neuronalnej. Do dekodowania sygnałów mózgowych i przesyłania ich do rdzenia kręgowego potrzebny jest komputer, ale technologia komputerowa umożliwiła stworzenie przenośnego urządzenia.
Według Grégoire Courtine, specjalisty od leczenia urazów rdzenia kręgowego w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii w Lozannie, ma on nadzieję, że system opracowany przez niego i jego współpracowników będzie mógł być stosowany w ciągu 10 lat w leczeniu ludzi, pomagając przechodzą proces rehabilitacji i „poprawiają jakość życia”.
Jednak, jak podkreślił, naukowcy postawili sobie za zadanie usprawnienie procesu rehabilitacji, a nie wymyślenie fantastycznego leku na paraliż. „Ludzie nie będą mogli chodzić po ulicach z interfejsem mózg-kręgosłup” w najbliższej przyszłości - dodał.
Andrew Jackson z University of Newcastle, który badał paraliż górnej części ciała i nie brał udziału w tych badaniach, uważa, że jest to „kolejny kluczowy kamień milowy” w poszukiwaniu metod leczenia paraliżu. Dr Jackson napisał komentarze na temat tego badania w czasopiśmie Nature, które opublikowało wyniki eksperymentu Dr. Curtina, Marco Capogrosso, Tomislav Milekovic i innych.
Jednym z powodów, dla których ten system nie powinien być uważany za cudowne lekarstwo na paraliż, jest to, że implant jest w stanie przekazywać tylko te impulsy, które pozwalają na wyciągnięcie i zgięcie kończyny we właściwym czasie, aby zwierzę mogło chodzić na czterech nogach, ale nie pozwala bardziej złożone ruchy, takie jak zmiana kierunku lub omijanie przeszkód. W przypadku ludzi sprawa jest jeszcze bardziej skomplikowana, ponieważ np. W przeciwieństwie do czworonożnych zwierząt, człowiek także musi zachowywać równowagę podczas chodzenia.
Film promocyjny:
Według dr Curtina, prowadzili badania we współpracy z chińskimi ekspertami, ponieważ ograniczenia dotyczące testów na zwierzętach w Szwajcarii uniemożliwiłyby im dokończenie pracy. Teraz, gdy eksperyment się powiódł, otrzymał pozwolenie na kontynuowanie pracy w Szwajcarii.
Dr Curtin napisał o etycznej stronie takich eksperymentów na naczelnych, podkreślając, że 10 lat zajęło mu eksperymentowanie z gryzoniami, aby przygotować się do pracy z małpami. Jednym z powodów, dla których naukowcy pracowali tylko z jedną sparaliżowaną kończyną, jest to, że czworonogi są w stanie żyć stosunkowo normalnie bez użycia jednej nogi, zachowując kontrolę nad funkcjami pęcherza i jelit, podczas gdy całkowite pęknięcie rdzenia kręgowego może mają niszczący wpływ na zwierzę.
Ponadto, jak dodał dr Curtin, praca nad tym projektem, który ma pomóc ludziom z urazami rdzenia kręgowego w przyszłości, nie może być kontynuowana z udziałem człowieka, dopóki nie zostaną przeprowadzone eksperymenty z innymi naczelnymi. Odczytywanie sygnałów z mózgu i stymulacja rdzenia kręgowego odbywa się za pomocą urządzeń, które są już używane przez ludzi do innych celów. Jednak oprogramowanie dekodujące sygnał nie zostało jeszcze przetestowane na ludziach.
David Borton z Brown University, jeden z głównych autorów nowego raportu, opracował czujnik bezprzewodowy wraz ze swoimi kolegami w trakcie pisania swojej rozprawy doktorskiej, jeszcze przed podjęciem współpracy z dr Curtinem. Wyposażony w mikroelektrody czujnik rejestruje i przekazuje impulsy do części mózgu odpowiedzialnej za ruch kończyn. Jednym z powodów, dla których system może pomóc w rehabilitacji, jest wzmocnienie pozostałych połączeń nerwowych między częściami rdzenia kręgowego a kontuzjowaną kończyną - powiedział.
Urządzenie do rejestracji sygnałów mózgowych zostało uzupełnione o urządzenie do stymulacji elektrycznej, umieszczone poza rdzeniem kręgowym, przekazujące sygnały do układu odruchowego. Proces chodzenia jest tylko częściowo kontrolowany przez mózg. Rdzeń kręgowy ma swój własny system zdolny do odbierania informacji z kończyn i reagowania na nie. Przez większość czasu ludzie nie myślą o tym, jak chodzą, a proces chodzenia jest kontrolowany nie tylko przez mózg na poziomie podświadomości. Większość obciążenia spada na rdzeń kręgowy i układ odruchowy.
Dr Curtin wcześniej stosował stymulację elektryczną do trenowania chodzenia szczurów z urazami rdzenia kręgowego.
Jednak jego praca nie dotyczyła mózgu, a jednym z kluczowych elementów tych eksperymentów były ramy czasowe. „Jeśli mózg wysyła sygnał, aby wykonać ruch kończyny, ustanowienie połączenia zajmuje tylko kilka milisekund” - wyjaśnia dr Borton.