Istraživači Northwell Healtha pomogli su vratiti osjet i pokrete u ruci i dlanu paraliziranog čovjeka. U revolucionarnoj studiji ugradili su mikročipove u čovjekov mozak i upotrijebili umjetnu inteligenciju (AI) kako bi obnovili veze između njegova mozga, leđne moždine i tijela. Čovjek je također dobio trajne rezultate izvan laboratorija u pokretu zapešća i ruke.
Istraživači očekuju da će njihova tehnologija misaone terapije pomoći ljudima s paralizom da “vode ispunjeniji i neovisniji život”, piše u svom članku Medicalnewstoday.com.
Zdravstveni stručnjaci već dugo vjeruju da teške ozljede leđne moždine oštećuju funkcije središnjeg živčanog sustava bez mogućnosti oporavka. Međutim, istraživači iz Northwell Healtha u New Yorku osporili su ovu pretpostavku revolucionarnim otkrićem.
U ožujku 2023. istraživači bioelektrične medicine, kirurzi i inženjeri na Feinstein institutima za medicinska istraživanja u Northwellu omogućili su čovjeku da se kreće i osjeća svoju paraliziranu ruku i šaku. U svom novom kliničkom ispitivanju tim je izveo 15 sati otvorene operacije mozga kako bi uspostavio komunikaciju između tijela i mozga Keitha Thomasa iz Massapequae, koji živi s paralizom od 2020.
Stručnjaci Northwell Health razvili su algoritme umjetne inteligencije, moždane implantate i inovativnu tehnologiju stimulacije kako bi formirali prvu “dvostruku neuronsku premosnicu”. Ova premosnica tvori elektronički “most” koji olakšava protok informacija kroz tijelo sudionika, leđnu moždinu i mozak.
Chad Bouton, profesor na Institutu za bioelektroničku medicinu Feinstein instituta, razvio je ovu tehnologiju i glavni je istraživač studije. “Prvi put su mozak, tijelo i leđna moždina elektronički povezani kod paralizirane osobe kako bi se trajno vratili pokreti i osjeti”, kaže prof. Chad Bouton.
Obnavljanje kontinuiranog kretanja
U studiji iz 2022. europski su istraživači identificirali neurone uključene u hodanje. Uspješno su pomogli devetero ljudi da poboljšaju ili povrate sposobnost hodanja. Međutim, sudionicima je trebalo pomoći robotsko sučelje. U prijašnjim istraživanjima, prof. Bouton također je koristio neuronsku premosnicu kako bi pomogao ljudima da pomiču paralizirane udove koristeći svoje misli. Ovaj je pristup funkcionirao samo s računalom i nije mogao vratiti osjet i kretanje niti potaknuti dugoročni oporavak.
U ronilačkoj nesreći u srpnju 2020. Thomas je zadobio ozljede na razini C4 i C5 kralježaka. Thomas je izgubio osjet i kretanje od prsa prema dolje. Trenutno kliničko ispitivanje imalo je za cilj trajno vratiti njegovo fizičko kretanje izvan laboratorija. Istraživači su se također nadali pomoći muškarcu da povrati osjet dodira.
Mapiranje centara za kretanje u mozgu
Dr. Adam Stein, voditelj Odjela za fizikalnu medicinu i rehabilitaciju u Northwell Healthu, surađivao je s liječnicima i istraživačima s Feinstein instituta kako bi mapirali Thomasov mozak. Koristili su funkcionalnu magnetsku rezonanciju kako bi locirali područja uključena u pokrete ruke i osjet dodira. MRI je također omogućio istraživačima da vide gdje postaviti motorne i senzorne elektrode.
Operacija mozga s povratnom informacijom u stvarnom vremenu
Nakon prikupljanja ovih važnih informacija, kirurški tim izveo je intenzivnu 15-satnu operaciju u Sveučilišnoj bolnici North Shore u Manhassetu, New York. U nekim je trenucima Thomas bio pri svijesti i mogao je liječnicima reći kakve je osjećaje osjećao u rukama. Dr. Ashesh Mehta, jedan od vodećih kirurga na zahvatu, profesor na Feinstein Institutu za bioelektroničku medicinu i direktor Laboratorija za mapiranje ljudskog mozga u Northwellu, rekao je: “Budući da smo imali Keithove slike i on nam je pričao o tome tijekom dio operacije, znali smo točno gdje staviti moždane implantate.”
Terapija uma i neuralna premosnica
Thomas je odveden u laboratorij, gdje su dva priključka povezivala njegovu glavu s računalom koje je koristilo umjetnu inteligenciju za hvatanje i prevođenje njegovih misli u djelo. Ova misaona terapija temelj je pristupa dvostruke neuralne premosnice. Premosnica hvata i očitava subjektove namjere slanjem električnih signala iz njegovog moždanog implantata u računalo. Računalo zatim provodi signale do elektroda postavljenih na njegovu kralježnicu i mišiće ruke u podlaktici kako bi stimuliralo funkciju. Senzori na Thomasovim vrhovima prstiju i dlanovima prenose informacije o dodiru i pritisku u njegov mozak kako bi obnovio osjet. “Kada sudionik istraživanja razmišlja o pomicanju svoje ruke ili dlana, mi ‘punimo’ njihovu leđnu moždinu i stimuliramo njihov mozak i mišiće kako bi pomogli u ponovnoj izgradnji veza, pružili senzorsku povratnu informaciju i pomogli oporavak”, objašnjava prof. Bouton.
Thomas je mogao pomicati ruke po volji zahvaljujući ovoj dvostrukoj neuronskoj premosnici. Mogao je osjetiti sestrin dodir – prvi put nakon nesreće.
Nova snaga, dosljedni rezultati
Istraživači kažu da je dvostruka premosnica živaca potaknula Thomasov prirodni oporavak, što bi moglo poništiti dio štete. Također, otkako je studija započela, više je nego udvostručio snagu svoje ruke. Thomas je također imao nove osjećaje u zapešću i podlaktici, čak i kad je sustav bio isključen.
Liječnici iz Northwella nadaju se da će njihov novi postupak omogućiti mozgu, leđnoj moždini i tijelu da stvore nove komunikacijske putove na mjestu ozljede. U konačnici, očekuju, bioelektronička medicina omogućit će da se ljudi s ozljedama i bolestima liječe vlastitim živcima, bez farmaceutske intervencije. “Ova vrsta mentalne terapije mijenja igru. Naš cilj je jednog dana upotrijebiti ovu tehnologiju kako bismo ljudima koji žive s paralizom dali priliku da vode ispunjeniji i neovisniji život,” kaže prof. Bouton.
Za ozljedu leđne moždine
Ozljeda leđne moždine može poremetiti putove između mozga i leđne moždine, složeno organiziranog snopa živaca koji se proteže niz leđa. To uzrokuje privremene ili trajne nedostatke motoričke, senzorne ili autonomne funkcije leđne moždine. U Sjedinjenim Državama otprilike 302 000 ljudi doživi traumatsku ozljedu svake godine, a godišnje se dogodi 18 000 novih slučajeva.
Više od polovice ovih ljudi možda neće vratiti punu funkcionalnost. Teško ili potpuno oštećenje leđne moždine sprječava mozak u prijenosu signala ispod oštećenog područja. To rezultira paralizom i gubitkom osjeta ispod razine ozljede. Više od 100 milijuna ljudi diljem svijeta živi s paralizom ili drugim motoričkim oštećenjem.
Boris ALEKSANDROV
