A gerincvelő sérülésével járó majmok, amelyek egyik végtag bénulásához vezetnek, egy új vezeték nélküli neuroimplantátumnak köszönhetően visszanyerték járási képességüket, amely helyreállítja az agy és a gerincvelő közötti kommunikációt - közölték a tudósok november 9-én, szerdán.
Ez az eredmény újabb lépést jelent a gerincvelő sérülésének a legújabb technológiával gyorsan fejlődő területén.
Az elmúlt években a tudósok olyan technológiákat hoztak létre, amelyek segítik az embereket és a majmokat egy robotkar manipulálásában, szó szerinti gondolkodási erővel, helyreállították a megbénult ember azon képességét, hogy az egyik kezét az agyába beültetett mikrochipen keresztül használja, és elektromos idegstimulációt használva arra, hogy a megbénult patkányok járjanak.
Az új rendszer kiemelkedik ezen fejlemények között, mert lehetővé teszi, hogy az alsó testére koncentráljon, és a majmoknak - valószínűleg a közeljövőben embereknek - lehetőséget ad arra, hogy vezeték nélküli rendszert használjon, és ne kapcsolódjon számítógéphez. A rendszer fejlesztői az idegi aktivitás feltérképezésében és az idegi stimulációban elért eredményeket használták fel. Számítógépre van szükség az agyi jelek dekódolásához és a gerincvelőhöz történő eljuttatásához, de a számítástechnika lehetővé tette egy hordozható eszköz létrehozását.
Grégoire Courtine, a lausanne-i Svájci Szövetségi Technológiai Intézet gerincvelő-sérülések gyógyulásának szakembere szerint reméli, hogy az általa és munkatársaival kifejlesztett rendszert 10 év alatt fel lehet használni az emberek kezelésére azzal, hogy segítenek a rehabilitáció folyamatán mennek keresztül és "javítják az életminőséget".
Mint azonban hangsúlyozta, a tudósok azt a feladatot tűzték ki maguk elé, hogy javítsák a rehabilitációs folyamatot, és ne találjanak ki egy fantasztikus gyógyszert a bénulás ellen. "A közeljövőben az emberek nem tudnak agy-gerinc interfésszel járni az utcán" - tette hozzá.
Andrew Jackson, a Newcastle Egyetemről, aki a felsőtest bénulását tanulmányozta és nem vett részt ebben a tanulmányban, úgy véli, hogy ez "újabb kulcsfontosságú mérföldkő" a bénulási kezelések felkutatásában. Dr. Jackson a Nature folyóiratban írt észrevételeket ehhez a tanulmányhoz, amely Dr. Curtin, Marco Capogrosso, Tomislav Milekovic és mások kísérletének eredményeit publikálta.
Az egyik oka annak, hogy ez a rendszer nem tekinthető a bénulás csodaszerének, az az, hogy az implantátum csak azokat az impulzusokat képes továbbítani, amelyek lehetővé teszik a végtag megfelelő időben történő nyújtását és hajlítását, hogy az állat négy lábon járhasson, de nem engedi bonyolultabb mozgások, például irányváltás vagy az akadályok elkerülése. Az embereknél a dolgok még bonyolultabbak, mert például a négylábúakkal ellentétben az embernek az egyensúlyát is meg kell őriznie járás közben.
Promóciós videó:
Dr. Curtin szerint a kutatást kínai szakértőkkel együttműködve végezték, mert a svájci állatkísérletek korlátozása megakadályozta volna őket a munka befejezésében. Most, hogy kísérletük sikeres volt, engedélyt kapott arra, hogy Svájcban folytassa a munkát.
Dr. Curtin írt a főemlősökkel folytatott ilyen kísérletek etikai oldaláról, hangsúlyozva, hogy 10 évbe tellett, amíg rágcsálókkal kísérletezett, hogy felkészülhessen a majmokkal való együttműködésre. Az egyik oka annak, hogy a tudósok csak egy megbénult végtaggal dolgoztak, az az, hogy a tetrapodák viszonylag normálisan tudnak élni egy láb használata nélkül, miközben a hólyag és a belek funkcióit ellenőrzik, miközben a gerincvelő teljes repedése pusztító hatással van az állatra.
Sőt, amint Dr. Curtin hozzátette, a projekt, amely a gerincvelő sérültjeinek jövőbeni segítségét ígéri, nem folytathatja az emberi részvételt, amíg más főemlősöket nem kísérleteztek ki. Az agyból érkező jelek felolvasása és a gerincvelő stimulálása olyan eszközökkel történik, amelyeket az emberek már más célokra használnak. A jel dekódoló szoftvert azonban még nem tesztelték embereken.
Az új jelentés egyik vezető szerzője, David Borton, a Brown Egyetem munkatársaival együtt fejlesztette ki a vezeték nélküli érzékelőt a doktori disszertáció megírása során, még mielőtt Dr. Curtinnal dolgozott volna. Mikroelektródákkal felszerelve ez az érzékelő rögzíti és továbbítja az impulzusokat az agy azon részére, amely felelős a végtagok mozgásáért. Az egyik oka annak, hogy a rendszer segíthet a rehabilitációban, mert erősíti a gerincvelő és a sérült végtagok közötti fennmaradó idegi kapcsolatokat - mondta.
Az agyi jelek rögzítésére szolgáló eszközt a gerincvelőn kívül elhelyezett elektrostimulációs eszköz egészítette ki, amely továbbítja a jeleket a reflex rendszerbe. A járási folyamatot csak részben ellenőrzi az agy. A gerincvelő saját rendszerrel rendelkezik, amely képes fogadni és reagálni a végtagokból származó információkra. Az emberek többnyire nem gondolnak arra, hogyan járnak, és a járási folyamatot nemcsak az agy irányítja tudatalatti szinten. A terhelés nagy része a gerincvelőre és a reflex rendszerre esik.
Dr. Curtin korábban elektromos stimulációt alkalmazott a gerincvelő sérült patkányok járatásra való kiképzésére.
Ennek a munkájának azonban nem volt része az agyban, és e kísérletek egyik legfontosabb eleme az időkeret volt. "Ha az agy jelet küld egy végtag elmozdítására, csak néhány milliszekundumba telik, amíg ez a kapcsolat létrejön" - magyarázta Dr. Borton.