Muž, který byl přes deset let ochrnutý, se znovu postavil na nohy. To vše díky dvěma implantátům, které obnovily komunikaci mezi mozkem a míchou. Nový výzkum dává ochrnutým lidem po poranění páteře naději, že znovu získají schopnost pohybu.
Před dvanácti lety utrpěl Gert-Jan Oskam v důsledku nehody na kole poranění krční míchy. Od té doby nemůže hýbat nohama a nějaké parézy postihly i horní končetiny. Nyní 40letý muž se ale znovu postavil na nohy a znovu získal schopnost pohybu. To vše díky přístrojům, které vytvořily něco jako „digitální most“ mezi jeho mozkem a míchou a obnovily spojení přerušené během zranění.
Implantáty použité v nové terapii jsou nejnovější prací týmu neurobiologů ze Švýcarska. Jejich výzkum mnohokrát ohromil svět. V roce 2018 dostali tři ochrnuté muže zpět na nohy pomocí přesné elektrické stimulace ke stimulaci míšních nervů prostřednictvím bezdrátového implantátu (více v textu: Implantát postavil tři ochrnuté muže zpět na nohy ) . V roce 2022 pomohli znovu získat schopnost chůze dalším třem lidem, kteří v důsledku poranění míchy zcela ochrnuli od pasu dolů (více o tom v textu: Páteřní implantát umožnil ochrnutým lidem znovu získat schopnost pohybu). Švýcarští vědci také identifikovali skupinu nervových buněk, které jsou klíčové v procesu obnovy mobility ochrnutých lidí (více o tom v textu: Vědci identifikovali neurony, které mohou pomoci ochrnutým lidem postavit se na nohy ).
Obnovení funkcí motoru
Vědci z Federální technické univerzity a Univerzitní nemocnice v Lausanne ve spolupráci s vědci z dalších institucí léta provádějí výzkum obnovy motorických funkcí lidem po úrazech páteře. Za tímto účelem vyvíjejí technologii rozhraní mozek-počítač, která dokáže pomocí bezdrátových signálů obnovit komunikaci mezi mozkem a míchou.
Zařízení použité v novém výzkumu navazuje na dřívější práci neurovědce Grégoire Courtinea a jeho týmu z Federální polytechnické univerzity v Lausanne. V roce 2018 vědci ukázali, že v kombinaci s intenzivním tréninkem může technologie, která stimuluje spodní část páteře pomocí elektrických impulzů, pomoci lidem s poraněním míchy znovu získat schopnost chodit.
Oskam se účastnil dřívějších studií švýcarských specialistů, které zahrnovaly epidurální stimulaci míchy v kombinaci s rehabilitačním programem. Do míchy mu byly implantovány elektrody, které dodávaly elektrické impulsy ke stimulaci nervů. To mu umožnilo chodit, ale proces byl obtížný a frustrující.
Digitální most
Nyní vědci nabídli Oskamovi lepší řešení – digitální překlenutí komunikační propasti mezi jeho mozkem a spodní částí těla. Mozkové vlny signalizující Oskamovu ochotu chodit se bezdrátově přenášejí ze zařízení implantovaného do jeho lebky do míšního stimulátoru, přesměrují signál kolem zranění a dodávají elektrické impulzy do míchy, aby se usnadnil pohyb.
Jinými slovy, když Oskam přemýšlí o chůzi, implantáty lebky detekují elektrickou aktivitu v jeho mozku. Tento signál je přenášen bezdrátově a dekódován počítačem, který si Oskam nosí s sebou, a ten pak informace posílá do generátoru pulsů na míše, který dodává různé vzory elektrických pulsů v závislosti na požadovaném pohybu. Oskam nyní může chodit plynuleji, překonávat překážky a dokonce i lézt po schodech.
Předchozí zařízení, jak Courtine připustila, „byla spíše naprogramovaná stimulace“, která generovala robotické pohyby. „Nyní je to úplně jiné, protože Oskam má plnou kontrolu nad parametrem stimulace, což znamená, že se může zastavit, může chodit, může stoupat po schodech. Vytvořili jsme bezdrátové rozhraní mezi mozkem a míchou, které přeměňuje myšlenky v činy, připustila Courtine.
„Dříve mě stimulace ovládala a teď ji ovládám já. Když se rozhodnu udělat krok, simulace se spustí, jakmile na to pomyslím,“ poznamenal Oskam.
Regenerace nervových buněk
– Do oblasti mozku jsme implantovali zařízení zodpovědná za ovládání pohybů nohou. Tato zařízení dekódují elektrické signály generované mozkem, když pacient přemýšlí o chůzi. Také jsme umístili neurostimulátor připojený k řadě elektrod nad oblast míchy, která řídí pohyb nohou, vysvětlila neurochirurgka Jocelyne Bloch z Fakultní nemocnice v Lausanne.
Zařízení instalovaná na lebce jsou dva systémy obsahující každý 64 elektrod. Jsou umístěny nad motorickou kůrou a zachycují signály z mozku. Zařízení jsou v provozu více než rok a umožňují Oskamovi stát, chodit, stoupat po schodech a procházet složitým terénem, který by nikdy předtím nebyl možný.
Po přibližně 40 rehabilitačních sezeních pomocí rozhraní Oskam znovu získal schopnost volně pohybovat nohama a chodidly, což je typ pohybu, který není možný pouze se stimulací páteře, a naznačuje, že tréninky s novým zařízením vedly k regeneraci nervových buněk, které měly nebyl během zranění zcela přerušen. A co víc, rehabilitace fungovala tak dobře, že Oskam může také chodit na krátké vzdálenosti s vyřazenými implantáty, pokud používá berle.
Autoři studie zdůrazňují, že je důležité přistupovat k této studii jednoho účastníka jako k důkazu konceptu. Zatím není jasné, zda se k podobným výsledkům dostanou i další lidé s poraněním míchy. Některá zranění mohou míchu zcela poškodit, ale častěji zůstávají některá přerušená spojení mezi mozkem a dolní částí těla.
Toto je stále v raných fázích testování a dalšího vývoje rozhraní. Courtine a Bloch se však domnívají, že tento přístup lze přizpůsobit i jiným poraněním míchy, například těm, kdy paže a ruce ochrnou. Vědci se také domnívají, že vyvinuté metody lze použít i u lidí, kteří byli paralyzováni z jiných důvodů, jako je mrtvice.