Un barbat paralizat poate merge din nou cu ajutorul implanturilor pe creier si coloana

Intr-un nou studiu, cercetatorii descriu un dispozitiv care conecteaza intentiile unui pacient paralizat la miscarile sale fizice.

Gert-Jan Oskam locuia in China in 2011, cand a avut un accident de motocicleta care l-a lasat paralizat de la solduri in jos. Acum, cu ajutorul unei combinatii de dispozitive, oamenii de stiinta i-au oferit din nou controlul asupra partii inferioare a corpului sau.

"Timp de 12 ani am incercat sa-mi recuperez picioarele", a declarat dl. Oskam in cadrul unei conferinte de presa marti. "Acum am invatat cum sa merg normal, natural".

Intr-un studiu publicat miercuri in revista Nature, cercetatorii din Elvetia au descris implanturile care au oferit o "punte digitala" intre creierul domnului Oskam si maduva spinarii, ocolind sectiunile lezate. Descoperirea i-a permis domnului Oskam, in varsta de 40 de ani, sa stea in picioare, sa mearga si sa urce o rampa abrupta doar cu ajutorul unui umblator. La mai bine de un an de la inserarea implantului, acesta si-a pastrat aceste abilitati si chiar a dat semne de recuperare neurologica, mergand cu carje chiar si atunci cand implantul a fost dezactivat.

Cum a demarat cercetarea?

"Am capturat gandurile lui Gert-Jan si am transpus aceste ganduri intr-o stimulare a maduvei spinarii pentru a restabili miscarile voluntare", a declarat la briefingul de presa Grégoire Courtine, specialist in maduva spinarii la Institutul Federal Elvetian de Tehnologie din Lausanne, care a contribuit la conducerea cercetarii.

Jocelyne Bloch, un cercetator in neurostiinte de la Universitatea din Lausanne, care a plasat implantul la dl Oskam, a adaugat: "La inceput, pentru mine a fost ceva stiintifico-fantastic, dar astazi a devenit realitate".

In ultimele decenii au existat o serie de progrese in tratamentul tehnologic al leziunilor maduvei spinarii. In 2016, un grup de oameni de stiinta condus de Dr. Courtine a reusit sa restabileasca capacitatea de a merge la maimutele paralizate, iar un altul a ajutat un barbat sa recastige controlul asupra mainii sale paralizate. In 2018, un alt grup de oameni de stiinta, condus tot de Dr. Courtine, a conceput o modalitate de a stimula creierul cu generatoare de impulsuri electrice, permitand persoanelor partial paralizate sa mearga si sa mearga din nou pe bicicleta. Anul trecut, proceduri mai avansate de stimulare a creierului au permis subiectilor paralizati sa inoate, sa mearga si sa mearga cu bicicleta intr-o singura zi de tratament.

Dl. Oskam a fost supus unor proceduri de stimulare in anii anteriori si chiar si-a recapatat o anumita capacitate de a merge, dar in cele din urma imbunatatirea sa s-a oprit. In cadrul briefingului de presa, domnul Oskam a declarat ca aceste tehnologii de stimulare i-au lasat sentimentul ca exista ceva strain in legatura cu locomotia, o distanta straina intre mintea si corpul sau.

Recapatarea controlului

Noua interfata a schimbat acest lucru, a spus el: "Inainte, stimularea ma controla pe mine, iar acum eu controlez stimularea."

In noul studiu, interfata creier-spina, asa cum au numit-o cercetatorii, a profitat de un decodificator de ganduri de inteligenta artificiala pentru a citi intentiile domnului Oskam - detectabile ca semnale electrice in creierul sau - si pentru a le potrivi cu miscarile musculare. Etiologia miscarii naturale, de la gand la intentie la actiune, a fost pastrata. Singurul adaos, asa cum l-a descris Dr. Courtine, a fost puntea digitala care acopera partile lezate ale coloanei vertebrale.

Andrew Jackson, cercetator in neurostiinte la Universitatea Newcastle, care nu a fost implicat in studiu, a declarat: "Ridica intrebari interesante cu privire la autonomie si la sursa comenzilor. Continuam sa estompam granita filozofica dintre ceea ce este creierul si ceea ce este tehnologia".

Dr. Jackson a adaugat ca oamenii de stiinta din domeniu au teoretizat de zeci de ani conectarea creierului la stimulatoarele maduvei spinarii, dar ca aceasta reprezinta prima data cand au obtinut un astfel de succes la un pacient uman. "Este usor de spus, este mult mai dificil de facut", a spus el.

Pentru a obtine acest rezultat, cercetatorii au implantat mai intai electrozi in craniul si coloana vertebrala a domnului Oskam. Apoi, echipa a folosit un program de invatare automata pentru a observa ce parti ale creierului se aprindeau atunci cand incerca sa miste diferite parti ale corpului sau. Acest decodor de ganduri a fost capabil sa potriveasca activitatea anumitor electrozi cu anumite intentii: O configuratie se aprindea ori de cate ori domnul Oskam incerca sa-si miste gleznele, alta cand incerca sa-si miste soldurile.

Apoi, cercetatorii au folosit un alt algoritm pentru a conecta implantul cerebral la implantul spinal, care a fost setat sa trimita semnale electrice in diferite parti ale corpului sau, declansand miscarea. Algoritmul a reusit sa tina cont de usoare variatii in directia si viteza fiecarei contractii si relaxari musculare. Si, deoarece semnalele dintre creier si coloana vertebrala erau trimise la fiecare 300 de milisecunde, domnul Oskam si-a putut ajusta rapid strategia in functie de ceea ce functiona si ceea ce nu functiona. In prima sedinta de tratament a putut sa-si rasuceasca muschii soldului.

Rezultatul obtinut cu ajutorul inteligentei artificiale

In urmatoarele cateva luni, cercetatorii au perfectionat interfata creier-spina pentru a se adapta mai bine la actiuni de baza precum mersul si statul in picioare. Domnul Oskam a capatat un mers oarecum sanatos si a putut sa parcurga trepte si rampe cu o relativa usurinta, chiar si dupa luni de zile fara tratament. Mai mult, dupa un an de tratament, a inceput sa observe imbunatatiri clare ale miscarilor sale fara ajutorul interfetei creier-spina. Cercetatorii au documentat aceste imbunatatiri in cadrul testelor de sustinere a greutatii, de echilibrare si de mers.

Acum, domnul Oskam poate sa se deplaseze in mod limitat in jurul casei sale, sa urce si sa coboare din masina si sa stea la un bar pentru a bea ceva. Pentru prima data, a spus el, se simte ca si cum el este cel care detine controlul.

Cercetatorii au recunoscut limitele muncii lor. Intentiile subtile din creier sunt dificil de distins si, desi actuala interfata creier-spina este potrivita pentru mersul pe jos, probabil ca nu se poate spune acelasi lucru pentru restabilirea miscarilor partii superioare a corpului. De asemenea, tratamentul este invaziv, necesitand mai multe interventii chirurgicale si ore de terapie fizica. Sistemul actual nu rezolva toate paraliziile maduvei spinarii.

Dar echipa a sperat ca progresele ulterioare vor face tratamentul mai accesibil si mai eficient in mod sistematic. "Acesta este adevaratul nostru obiectiv", a declarat Dr. Courtine, "sa facem aceasta tehnologie disponibila in intreaga lume pentru toti pacientii care au nevoie de ea".

Articol preluat din The New York Times.

Pentru mai multe articole interesante si stiri medicale, vizitati doctormit.ro.