Újra tud járni: digitális híd köti össze egy férfi agyát a gerincével

Tizenkét évvel ezelőtt egy kerékpáros balesetben a most 40 éves Gert-Jan Oskam lábai és karjai részben lebénultak, mert a gerincvelő megsérült a nyakában. Most egy sikeres beavatkozás eredményeként újra lábra tud állni és sétálni olyan eszköznek köszönhetően, amely „digitális hidat” hoz létre az agya és a sérült idegek között.

Az agy-gerinc interfésznek nevezett eszköz Grégoire Courtine, a Lausanne-i Szövetségi Technológiai Intézet idegtudósa és kollégái korábbi munkájára épül. 2018-ban bebizonyították, hogy – intenzív edzéssel kombinálva – az elektromos impulzusokkal stimuláló technológia segítheti a gerincvelősérülteket, hogy újra járjanak.

Oskam a kísérlet egyik résztvevője volt, de három év elteltével a javulása megtorpant. Az új rendszer a már meglévő gerincimplantátumot használja, de két, a koponyájába helyezett implantátummal párosítja.

Amikor a férfi gyaloglásra gondol, a koponyaimplantátumok elektromos aktivitást észlelnek a kéregben, az agy külső rétegében. Ezt a jelet vezeték nélkül továbbítja és dekódolja egy, a hátizsákjában hordott számítógép, s továbbítja az információt a gerincimpulzus-generátornak.

Dr. Courtine szerint az előző eszköz „inkább egy előre programozott stimuláció volt”, amely robotizált lépegető mozdulatokat generált. „Most teljesen más a helyzet, mert Gert-Jan teljes mértékben irányítja a stimuláció paramétereit, ami azt jelenti, hogy meg tud állni, tud menni, lépcsőn járni.”

„Míg korábban a stimuláció irányított, most a gondolataimmal én irányítom a stimulációt – mondja Oskam. – Ha úgy döntök, hogy teszek egy lépést, a szimuláció azonnal beindul, amint rágondolok.”

Jocelyn Bloch professzor, a Lausanne-i Egyetem idegsebésze, aki az implantátumok beültetésének kényes műtétjét elvégezte, hangsúlyozta, hogy a rendszer még mindig az alapkutatás stádiumában van, és sok év választja el attól, hogy elérhetővé váljon a lebénult betegek számára. Hozzátette:

Gert-Jan Oskamot 2021 júliusában műtötték meg. Bloch professzor két kör alakú, öt centiméter átmérőjű lyukat vágott koponyája mindkét oldalán, az agynak a mozgás irányításában részt vevő területei felett. Ezután két korong alakú implantátumot helyezett be, amelyek vezeték nélkül továbbítják az agyi elektromos jeleket – a férfi szándékait – a fején lévő sisakhoz rögzített két érzékelőhöz.

A svájci csapat kifejlesztett egy algoritmust, amely ezeket a jeleket lefordítja a lábizmok mozgatására szolgáló utasításokká egy második implantátumon keresztül, amelyet Gert-Jan Oskam gerincvelője körül helyeztek el, és amelyet Bloch professzor a járásért felelős idegvégződésekhez kapcsolt.

Körülbelül negyven, az agy-gerinc interfész segítségével végzett rehabilitációs ülés után visszanyerte képességét, hogy mozgassa a lábát és a lábfejét. Ez arra utal, hogy az új eszközzel végzett edzések további felépülést indítottak el azokban az idegsejtekben, amelyek nem szakadtak el teljesen a sérülése során.

Bruce Harland, az új-zélandi Aucklandi Egyetem idegtudósa szerint a gerincműködés folyamatos javulása nagyszerű hír mindenkinek, akinek gerincvelő-sérülése van, „mert még ha ez egy hosszabb távú krónikus sérülés is, mégis van remény a gyógyulásra”.

„Óriási ugrás” a gerincvelősérültek jobb működése felé – mondja Anna Leonard, az ausztrál Adelaide Egyetem idegkutatója a Nature szerint. És hozzáteszi, más beavatkozások is szükségesek, mert bár az interfész visszaállítja a járást, de más funkciókban, például a hólyag- és a bélszabályozásban nem segít.

Antonio Lauto, az ausztrál Western Sydney Egyetem orvosbiológiai mérnöke szerint a kevésbé invazív eszközök ideálisak lennének. Oskam egy másik koponyaimplantátumát körülbelül öt hónap után távolították el fertőzés miatt. Mindazonáltal Jocelyne Bloch, a Svájci Szövetségi Technológiai Intézet idegsebésze, az eszközt beültető orvos szerint a kockázatok csekélyek az előnyökhöz képest. „Mindig fennáll a fertőzések vagy a vérzés kockázata, de ezek olyan kicsik, hogy megéri kockáztatni.”

Dr. Courtine csapata jelenleg azt vizsgálja, egy hasonló eszköz vissza tudja-e állítani a karmozgásokat is.