Ένα νευρικό τεχνητό εξάρτημα επιτρέπει σε τετραπληγικό άντρα να κινεί τα δάχτυλα, να γέρνει τον καρπό και να παίρνει αντικείμενα.
Με τη βοήθεια ενός νευρικού τεχνητού εξαρτήματος, ένας τετραπληγικός άντρας χρησιμοποίησε το παράλυτο δεξί του χέρι για να πάρει ένα μπουκάλι, να περάσει μια πιστωτική και να παίξει ένα βιντεοπαιχνίδι σχετικό με την κιθάρα. Παρακάμπτοντας την κατεστραμμένη σπονδυλική του στήλη, το σύστημα επανέφερε την ικανότητά του να χρησιμοποιεί την σκέψη του για να δώσει εντολή στο χέρι του να κινηθεί.
Άλλα τεχνητά συστήματα νεύρων έχουν επιτρέψει σε παράλυτους ανθρώπους να χρησιμοποιούν την εγκεφαλική δραστηριότητά τους για να κινήσουν δείκτες υπολογιστών, ρομποτικά μέλη και αναπηρικές καρέκλες. Αλλά η νέα προσέγγιση, η οποία περιγράφηκε διαδικτυακά στις 13 Απριλίου στο Nature, είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί την εγκεφαλική δραστηριότητα για να ελέγξει τα φυσικά μέλη ενός ανθρώπου. «Κυριολεκτικά επανασυνδέουμε τον εγκέφαλο με το σώμα», είπε στις 12 Απριλίου σε μια ανακοίνωση ο Chad Bouton του Feinstein Institute for Medical Research του Manhasset της Νέας Υόρκης, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
Η αποκωδικοποίηση των εγκεφαλικών σημάτων και η σωστή διέγερση των μυών είναι «πραγματικά δύσκολα πράγματα να κάνει κανείς ξεχωριστά», λέει ο μηχανικός της βιοϊατρικής Levi Hangrove του Ινστιτούτου Αποκατάστασης του Σικάγο. Βάζοντας αυτά μαζί σε ένα ανθρώπινο υποκείμενο είναι «πολύ εντυπωσιακό», λέει. «Πρέπει, βέβαια, να γίνει πολλή δουλειά ακόμα, αλλά αυτό είναι πολύ θετικό και πρέπει να δίνει ελπίδες στους ανθρώπους».
Το 2010, ο φοιτητής Ian Burkhart έκανε βουτιά σε ρηχό κύμα και χτύπησε στην άμμο. Το ατύχημα κατέστρεψε την σπονδυλική του στήλη, καθιστώντας τον παράλυτο από τους ώμους και κάτω. Ο Burkhart προσφέρθηκε να υποβληθεί σε εγχείριση στον εγκέφαλο, στην οποία οι γιατροί εμφύτευσαν ένα σύνολο ηλεκτροδίων κατευθείαν στον εγκέφαλό του. Αυτά τα ηλεκτρόδια ανίχνευαν τη δραστηριότητα στα νευρικά κύτταρα που ελέγχουν τις κινήσεις των χεριών.
Οι επιστήμονες αφουγκράστηκαν τη συμπεριφορά αυτών των κυττάρων ενώ ο Burkhart έβλεπε ένα εύρος από κινήσεις των χεριών και των δαχτύλων σε μια οθόνη και προσπαθούσε να τις αντιγράψει. Ένας υπολογιστής έπειτα μάθαινε να αναγνωρίζει τα νευρικά σήματα που συνοδεύουν κάθε τύπο κινήσεων, και ένας αλγόριθμος μετέφραζε αυτά τα σήματα σε εντολές κινήσεων.
Ένα ευέλικτο μανίκι από ηλεκτρόδια δεμένο στον βραχίονα του Burkhart μετέφερε αυτές τις εντολές άμεσα με τη διέγερση των μυών του χεριού. Το 2014, ο Bouton και οι συνεργάτες του ανακοίνωσαν ότι ο Burkhart μπορούσε να ανοίξει και να κλείσει το χέρι χρησιμοποιώντας το σύστημα. Από τότε, ο Burkhart έχει καταφέρει να δώσει εντολές για πιο περίπλοκες κινήσεις του χεριού, όπως να κινεί τον αντίχειρά του μέσα και έξω και να γέρνει τον καρπό του. Η μελέτη στο Nature περιγράφει πώς αυτό το παρακαμπτήριο σύστημα του επιτρέπει τώρα να παίρνει μια κούπα, να χύνει σε αυτή και να ενώνει ακόμα τον δείκτη και τον αντίχειρά του για να πάρει έναν λεπτό αναδευτήρα.
«Την πρώτη φορά που μπόρεσα να ανοίξω και να κλείσω το χέρι μου, πραγματικά μου δόθηκε κάπως αυτή η αίσθηση ελπίδας για το μέλλον», είπε ο Burkhart στην ανακοίνωση.
Η τεχνολογία δεν είναι ακόμα βιώσιμη εκτός εργαστηρίου. Στην τωρινή της μορφή, το σύστημα πρέπει να ρυθμίζεται κάθε φορά που ο Burkhart το χρησιμοποιεί, και τα ηλεκτρόδια στον εγκέφαλο μπορεί να μην αποδίδουν τόσο καλά με τα χρόνια. Και χοντρά καλώδια συνδέουν τα ηλεκτρόδια στον εγκέφαλο με τον υπολογιστή και το μανίκι στον βραχίονα. Οι επιστήμονες εργάζονται για να κάνουν την τεχνολογία πιο λεπτή, ασύρματη, και πιο εύκολη στη χρήση, είπε στην ανακοίνωση ο Nick Annetta του Battelle Memorial Institute στο Κολούμπους του Οχάιο, ένας που τους συγγραφείς της μελέτης.
Ο νευρικός μηχανικός José Contreras-Vidal του Πανεπιστημίου του Χιούστον επισημαίνει ότι η τεχνολογία που μπορεί να μεταφράσει τη νευρική δραστηριότητα σε ηλεκτρικά ερεθίσματα πιθανόν τελικά να αποκαταστήσει άλλους τύπους μυϊκής δραστηριότητας, όπως το περπάτημα. «Αυτό που χρειάζεται να κάνουμε είναι να προσφέρουμε λύσεις και επιλογές», λέει.
