Парализиран мъж отново движи ръката си благодарение на микрочип

Изследователи от “Northwell Health” помогнали за възстановяването на усещането и движението в ръката и дланта на мъж с парализа. В рамките на новаторско проучване те имплантирали микрочипове в мозъка на мъжа и използвали изкуствен интелект (ИИ), за да възстановят връзките между мозъка, гръбначния мозък и тялото му. Човекът е получил трайни резултати и извън лабораторията в движението на китката и ръката си.

Изследователите очакват тяхната технология за мисловна терапия да помогне на хората с парализа “да водят по-пълноценен и независим живот”, пише в своя статия сайтът medicalnewstoday.com.

Здравните експерти отдавна смятат, че тежкото увреждане на гръбначния мозък поразява функциите на централната нервна система до невъзможност за възстановяване. Изследователи от „Northwell Health“ в Ню Йорк обаче оспорвали това предположение с революционен пробив.

През март 2023 г. изследователи по биоелектрична медицина, хирурзи и инженери от Институтите за медицински изследвания „Файнщайн“ в Нортуел, дали възможност на един мъж да движи и усеща парализираните си ръка и длан. В новото си клинично изпитване екипът извършил 15-часова отворена мозъчна операция, за да възстанови комуникацията между тялото и мозъка на Кийт Томас от Масапекуа, който живее с парализа от 2020 г. насам. 

Специалистите от „Northwell Health“ разработили алгоритми за изкуствен интелект, мозъчни импланти и иновативна технология за стимулация, за да формират първия по рода си „двоен невронен байпас“. Този байпас образува електронен „мост“, който улеснява потока на информация в тялото, гръбначния мозък и мозъка на участника.

Чад Бутон, професор в Института по биоелектронна медицина към институтите „Файнщайн“, разработил тази технология и е главният изследовател на проучването. „За първи път мозъкът, тялото и гръбначният мозък са свързани по електронен път при парализиран човек, за да се възстановят трайно движенията и усещанията“, казва проф. Чад Бутон.

Възстановяване на трайното движение

В проучване от 2022 г. европейски изследователи идентифицирали неврони, свързани с ходенето. Те успешно помогнали на девет души да подобрят или възвърнат способността си да ходят. Участниците обаче е трябвало да бъдат подпомагани от роботизиран интерфейс. В предишни изследвания проф. Бутон е използвал и един невронен байпас, за да помогне на хора да движат парализирани крайници с помощта на мислите си. Този подход е работил само с компютър и не е могъл да възстанови усещанията и движенията, нито да насърчи дълготрайното възстановяване. 

При инцидент с гмуркане през юли 2020 г. Томас получил травми на нива C4 и C5 на прешлените. Томас загубил усещане и движение от гърдите надолу. Настоящото клинично изпитване имало за цел да възстанови трайно физическото му движение извън лабораторията. Изследователите също така се надявали да помогнат на мъжа да възвърне чувството си за допир.

Картографиране на центровете за движение в мозъка

Д-р Адам Щайн, ръководител на Катедрата по физикална медицина и рехабилитация в „Northwell Health“, си сътрудничил с лекари и изследователи от института „Файнщайн“, за да картографира мозъка на Томас. Те използвали функционален ядрено-магнитен резонанс, за да локализират областите, участващи в движението на ръката и усещането за допир в нея. ЯМР също така позволил на изследователите да видят къде да поставят моторните и сензорните електроди.

Мозъчна хирургия с обратна връзка в реално време

След като събрал тази важна информация, хирургическият екип извършил интензивна 15-часова операция в университетската болница „North Shore“ в Манхасет, Ню Йорк. В някои моменти Томас бил в съзнание и можел да каже на лекарите какви усещания изпитва в ръцете си. Д-р Ашеш Мехта, един от водещите хирурзи в процедурата, професор в Института по биоелектронна медицина „Файнщайн“ и директор на Лабораторията за картографиране на човешкия мозък в Нортуел, заяви: „Тъй като разполагахме с изображенията на Кийт и той говореше с нас по време на част от операцията, знаехме точно къде да поставим мозъчните импланти.“ Екипът поставил два чипа в областта на ръката в мозъка, която отговаря за движението й. Те поставили още три в мозъчната област, отговорна за усещането и докосването на пръстите.

Мисловна терапия и невронен байпас

Томас бил отведен в лабораторията, където два порта свързали главата му с компютър, който използва изкуствен интелект, за да улавя и превръща мислите му в действия. Тази мисловна терапия е в основата на подхода на двойния невронен байпас. Байпасът улавя и разчита намеренията на субекта, като изпраща електрически сигнали от мозъчния му имплант към компютъра. След това компютърът провежда сигнали към електродни пластири, поставени върху гръбначния му стълб и мускулите на ръката в предмишницата му, за да стимулира функцията. Сензорите на върховете на пръстите и дланите на Томас предават информация за допир и натиск към мозъка му, за да възстановят усещането. „Когато участникът в изследването мисли да движи ръката или дланта си, ние „зареждаме“ гръбначния му мозък и стимулираме мозъка и мускулите му, за да подпомогнем възстановяването на връзките, да осигурим обратна връзка за усещанията и да подпомогнем възстановяването“, обяснява проф. Бутон. 

Томас можел да движи ръцете си по желание благодарение на този двоен невронен байпас. Той усещал докосването на сестра си - за първи път след инцидента.

Нова сила, постоянни резултати

Изследователите твърдят, че двойният нервен байпас е стимулирал естественото възстановяване на Томас, което може да обърне някои увреждания. Освен това от началото на изследването той е увеличил повече от два пъти силата на ръката си. Томас също така имал нови усещания в китката и предмишницата си, дори когато системата е изключена.

Лекарите от „Northwell“ се надяват, че тяхната нова процедура ще позволи на мозъка, гръбначния мозък и тялото да създадат нови комуникационни пътища на мястото на нараняването. В крайна сметка, те очакват, че биоелектронната медицина ще позволи на хора с наранявания и заболявания да бъдат лекувани с техните нерви, без фармацевтична намеса. „Този вид мисловна терапия променя правилата на играта. Нашата цел е един ден да използваме тази технология, за да дадем на хората, живеещи с парализа, възможността да водят по-пълноценен и независим живот“, казва проф. Бутон.

За увреждането на гръбначния мозък

Увреждането на гръбначния мозък може да наруши пътищата между мозъка и гръбначния мозък - сложно организиран сноп от нерви, който се спуска по гърба. Това причинява временни или постоянни дефицити в двигателната, сетивната или автономната функция на гръбначния мозък. В САЩ около 302 000 души годишно се сблъскват с травматично увреждане, а 18 000 нови случая възникват годишно.

Повече от половината от тези хора може да не възстановят пълната си функционалност. Тежкото или пълното увреждане на гръбначния мозък не позволява на мозъка да предава сигнали под увредената област. Това води до парализа и загуба на чувствителност под нивото на увреждане. Повече от 100 милиона души по света живеят с парализа или друго двигателно увреждане.

Борис АЛЕКСАНДРОВ