Ο Nathan Copeland, ένας 28χρονος άντρας που δεν μπορούσε να αισθανθεί ή να κινήσει τα κάτω χέρια και τα πόδια του μετά από αυτοκινητιστικό ατύχημα, έχει ανακτήσει την αίσθηση της αφής μέσω ενός ρομποτικού βραχίονα που ελέγχει με τον εγκέφαλό του.

Η χειρουργική επέμβαση του Copeland, η οποία περιελάμβανε την εμφύτευση τεσσάρων μικροσκοπικών συστοιχιών μικροηλεκτροδίου το καθένα περίπου το μισό μέγεθος ενός κουμπιού πουκάμισου στον εγκέφαλό του, είναι μια ιατρική πρώτη.

Τα εμφυτεύματα συνδέονται με το Brain Computer Interface (BCI), που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ. Η ομάδα περιγράφει τα αποτελέσματα στο Science Translational Medicine.

«Το πιο σημαντικό αποτέλεσμα αυτής της μελέτης είναι ότι η μικροδιέγερση του αισθητήριου φλοιού μπορεί να προκαλέσει φυσική αίσθηση αντί να μυρίζει», λέει ο συγγραφέας της μελέτης Andrew B. Schwartz, καθηγητής νευροβιολογίας και πρόεδρος στα συστήματα νευροεπιστήμης. «Αυτή η διέγερση είναι ασφαλής και οι προκληθείσες αισθήσεις είναι σταθερές με τους μήνες.

{youtube}L1bO-29FhMU{/youtube}

"Υπάρχει ακόμη πολλή έρευνα που πρέπει να διεξαχθεί για να κατανοήσουμε καλύτερα τα πρότυπα διέγερσης που χρειάζονται για να βοηθήσουμε τους ασθενείς να κάνουν καλύτερες κινήσεις."

Αυτή δεν είναι η πρώτη προσπάθεια της ομάδας σε ένα BCI. Πριν από τέσσερα χρόνια, η συγγραφέας της μελέτης, Jennifer Collinger, επίκουρη καθηγήτρια στη φυσική ιατρική και αποκατάσταση, και ερευνητής επιστήμονας για το Σύστημα Υγείας του VA Pittsburgh, και η ομάδα έδειξε ένα BCI που βοήθησε τον Jan Scheuermann, ο οποίος έχει τετραπληγία που προκαλείται από εκφυλιστική ασθένεια. Το βίντεο του Scheuermann που τρώει σοκολάτα Η χρήση του ρομποτικού βραχίονα που ελέγχεται από το μυαλό παρατηρήθηκε σε όλο τον κόσμο. Πριν από αυτό, ο Tim Hemmes, παραλύθηκε σε ατύχημα με μοτοσικλέτα, έφτασε να αγγίξει τα χέρια με τη φίλη του.

Αλλά ο τρόπος με τον οποίο τα χέρια μας κινούνται και αλληλεπιδρούν φυσικά με το περιβάλλον γύρω μας οφείλεται σε κάτι περισσότερο από τη σκέψη και την κίνηση των σωστών μυών. Μπορούμε να κάνουμε τη διάκριση ανάμεσα σε ένα κομμάτι κέικ και ένα κουτάκι σόδας με το άγγιγμα, μαζεύοντας το κέικ πιο απαλά από το κουτάκι. Η συνεχής ανατροφοδότηση που λαμβάνουμε από την αίσθηση της αφής είναι υψίστης σημασίας, καθώς λέει στον εγκέφαλο πού πρέπει να κινηθεί και πόσο.

Για τον επικεφαλής της μελέτης Robert Gaunt, επίκουρο καθηγητή φυσικής ιατρικής και αποκατάστασης, αυτό ήταν το επόμενο βήμα για το BCI.

Καθώς ο Gaunt και οι συνεργάτες του έψαχναν τον σωστό υποψήφιο, ανέπτυξαν και βελτίωσαν το σύστημά τους έτσι ώστε οι είσοδοι από το ρομποτικό βραχίονα να μεταδίδονται μέσω μιας συστοιχίας μικροηλεκτροδίων που εμφυτεύεται στον εγκέφαλο όπου βρίσκονται οι νευρώνες που ελέγχουν την κίνηση και την αφή των χεριών. Η συστοιχία μικροηλεκτροδίων και το σύστημα ελέγχου της, που αναπτύχθηκαν από την Blackrock Microsystems, μαζί με τον ρομποτικό βραχίονα, που κατασκευάστηκε από το εργαστήριο εφαρμοσμένης φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, δημιούργησε όλα τα κομμάτια του παζλ.

Η ιστορία του Copeland

Το χειμώνα του 2004, ο Copeland, ο οποίος ήταν 18 εκείνη τη στιγμή, οδηγούσε τη νύχτα σε βροχερό καιρό όταν ήταν σε αυτοκινητιστικό ατύχημα που έσπασε το λαιμό του και τραυματίστηκε το νωτιαίο μυελό του, αφήνοντάς τον με τετραπληγία από το άνω στήθος προς τα κάτω.

Μετά το ατύχημα, είχε εγγραφεί σε μητρώο ασθενών που ήταν πρόθυμοι να συμμετάσχουν σε κλινικές δοκιμές. Σχεδόν μια δεκαετία αργότερα, η ερευνητική ομάδα ρώτησε αν ενδιαφερόταν να συμμετάσχει στην πειραματική μελέτη.

Αφού πέρασε τις εξετάσεις διαλογής, ο Copeland μεταφέρθηκε στο χειρουργείο την περασμένη άνοιξη. Χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές απεικόνισης για τον προσδιορισμό των ακριβών περιοχών στον εγκέφαλο του Copeland που αντιστοιχούν σε συναισθήματα σε κάθε ένα από τα δάχτυλά του και στην παλάμη του.

«Μπορώ να νιώσω σχεδόν κάθε δάχτυλο - είναι μια πολύ περίεργη αίσθηση», είπε ο Copeland περίπου ένα μήνα μετά τη χειρουργική επέμβαση. «Μερικές φορές αισθάνεται ηλεκτρικό και μερικές φορές η πίεση του, αλλά ως επί το πλείστον, μπορώ να πω τα περισσότερα δάχτυλα με συγκεκριμένη ακρίβεια. Φαίνεται ότι τα δάχτυλά μου αγγίζουν ή σπρώχνονται. "

Αυτή τη στιγμή, ο Copeland μπορεί να αισθανθεί πίεση και να διακρίνει την έντασή του σε κάποιο βαθμό, αν και δεν μπορεί να προσδιορίσει εάν μια ουσία είναι ζεστή ή κρύα, εξηγεί ο συν-ερευνητής της μελέτης και η νευροχειρουργός Elizabeth Tyler-Kabara.

Ο Gaunt λέει ότι όλα σχετικά με τη δουλειά προορίζονται να κάνουν χρήση των φυσικών, υπαρχουσών ικανοτήτων του εγκεφάλου για να επιστρέψουν στους ανθρώπους αυτό που χάθηκε αλλά δεν ξεχάστηκε.

«Ο απώτερος στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα σύστημα που κινείται και αισθάνεται όπως ένα φυσικό χέρι», λέει ο Gaunt. «Έχουμε πολύ δρόμο να φτάσουμε εκεί, αλλά αυτό είναι μια υπέροχη αρχή.»

Το πρόγραμμα Revolusioner Prosthetics του Οργανισμού Προηγμένων Έργων Έρευνας παρείχε το μεγαλύτερο μέρος της χρηματοδότησης.

πηγή: Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ

Σχετικές Βιβλία:

at InnerSelf Market και Amazon