https://frosthead.com

שתל מוח אלחוטי חדש עוזר להליכת קופים משותקים. בני אדם יכולים להיות הבאים.

שני חולי השיתוק קמו והלכו על הליכונים תוך זמן קצר. הישג מרשים זה התאפשר על ידי ניתוח חדש חסר תקדים, בו החוקרים השתילו מכשירים אלחוטיים במוחם של החולים שרשמו את פעילותם המוחית. הטכנולוגיה אפשרה למוח לתקשר עם הרגליים - לעקוף את מסלולי עמוד השדרה השבור - כך שהמטופל יוכל שוב לקבל שליטה.

תוכן קשור

  • כיצד פריצות רשתות עצביות יכולות לעזור לקובעי מוחל לפצח ביצה ללא דופי
  • חמישה גברים משותקים מזיזים את רגליהם שוב במחקר של ה- UCLA

מסתבר שהמטופלים הללו היו קופים. אך צעד קטן זה עבור קופים עשוי להוביל לקפיצת ענק של מיליוני בני אדם משותקים: אותו ציוד כבר אושר לשימוש בבני אדם, ובשוויץ נערכים מחקרים קליניים בבחינת היעילות הטיפולית של שיטת גירוי עמוד השדרה אצל בני אדם. (מינוס השתל המוח). כעת, לאחר שיש לחוקרים הוכחת מושג, סוג זה של נוירוטכנולוגיה אלחוטית עשוי לשנות את העתיד של התאוששות השיתוק.

במקום לנסות לתקן את מסלולי חוט השדרה הפגועים המעבירים בדרך כלל אותות מוחיים לגפיים, מדענים ניסו גישה חדשנית לשיתוק הפוך: עקיפת צוואר הבקבוק לגמרי. השתל עבד כגשר בין המוח לרגליים, כיוון את תנועת הרגליים והמרץ את תנועת השרירים בזמן אמת, אומר טומיסלב מיליקוביץ ', חוקר באוניברסיטת École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). מילקוביץ 'וסופרים משותפים מדווחים על ממצאיהם במאמר חדש שפורסם ביום רביעי בכתב העת Nature .

כאשר הרשת העצבית של המוח מעבדת מידע, היא מפיקה אותות מובחנים - אותם מדענים למדו לפרש. אלה המניעים הליכה בפרימטים מקורם באזור הגודל הנקוב המכונה קליפת המוח. אצל אדם בריא, האותות נודדים במורד חוט השדרה לאזור המותני, שם הם מכוונים את הפעלת שרירי הרגליים כדי לאפשר הליכה.

אם פגיעה טראומטית מנתקת את הקשר הזה, נושא משותק. למרות שהמוח עדיין מסוגל לייצר את האותות הנכונים, והרשתות העצביות המפעילות שרירים של הרגל אינן שלמות, האותות הללו אף פעם לא מגיעים לרגליים. החוקרים הצליחו להקים מחדש את הקשר טכנולוגיה אלחוטית יסודית בזמן אמת - הישג חסר תקדים.

איך המערכת עובדת? הממשק המלאכותי של הצוות מתחיל במערך של כמעט 100 אלקטרודות שהושתלו בקליפת המנוע המוחית. הוא מחובר למכשיר הקלטה המודד את פעולת החשמל במוח השולטת על תנועות הרגליים. המכשיר שולח אותות אלה למחשב המפענח ומתרגם הוראות אלה למערך אלקטרודות אחר המושתל בחוט השדרה התחתון, מתחת לפציעה. כאשר קבוצת האלקטרודות השנייה מקבלת את ההוראות היא מפעילה את קבוצות השרירים המתאימות ברגליים.

לצורך המחקר, שני קופי המקאס של Rhesus קיבלו פגיעות בעמוד השדרה במעבדה. לאחר הניתוחים שלהם, הם נאלצו להקדיש מספר ימים להתאוששות ולחכות למערכת לאיסוף וכיול נתונים הכרחיים על מצבם. אבל שישה ימים בלבד אחרי הפציעה, קוף אחד הלך על הליכון. השני קם והלך ביום 16 לאחר הפציעה.

ההצלחה של השתל המוח מדגימה לראשונה כיצד נוירוטכנולוגיה וגירוי חוט השדרה יכולים להחזיר את יכולתו של ראשית להליכה. "המערכת החזירה תנועות קטרים ​​באופן מיידי, ללא כל הכשרה או למידה חוזרת", אמר מיליקוביץ ', המהנדס מערכות עצביות מונעות נתונים, אמר ל- Smithsonian.com.

"הפעם הראשונה שהפעלנו את ממשק עמוד השדרה הייתה רגע שלעולם לא אשכח", הוסיף חוקר EPFL, מארק קפוגרוסו, בהצהרה.

BSI (אשראי ג'מרה רובי) .jpg שתל מוח חדש שולח באופן אלחוטי אותות לקבוצות השרירים של הרגליים. (איור מאת ג'מר רובי)

הטכניקה של "פריצה" לרשתות העצביות של המוח הביאה פעולות מדהימות, כמו עזרה ביצירת תותבות רגישות למגע המאפשרות לובשים לבצע משימות עדינות כמו פיצוח ביצה. אך רבים מהמאמצים הללו משתמשים בחיבורי כבלים בין המוח למכשירי ההקלטה, כלומר הנבדקים אינם מסוגלים לנוע בחופשיות. "השליטה העצבית בתנועות היד והזרוע נחקרה בפירוט רב, בעוד פחות פוקוס ניתן לשליטה עצבית בתנועות רגליים, מה שחייב את בעלי החיים לנוע בחופשיות ובטבעיות, " אומר מילקוביץ '.

כריסטיאן אתייר, מדען עצב באוניברסיטת לבאל של קוויבק שלא היה מעורב במחקר, כינה את היצירה "צעד חשוב קדימה בפיתוח מערכות עצביות". הוא הוסיף: "אני מאמין שההפגנה הזו הולכת להאיץ את התרגום של מוח פולשני. ממשקי מחשב לכיוון יישומים אנושיים.

במאמר הנלווה ל- News & Views בטבע, מדעי המוח אנדרו ג'קסון מסכים ומצביע על כמה ההתקדמות בתחום זה עברה מקופים לאנשים. למשל, מאמר משנת 2008 הוכיח כי קופים משותקים יכולים לשלוט בזרוע רובוטית רק עם מוחם; ארבע שנים אחר כך אישה משותקת עשתה את אותו הדבר. מוקדם יותר השנה, גירוי שרירים בשליטה מוחית איפשר לאדם רביעי לתפוס פריטים, בין כישורי ידיים מעשיים אחרים, לאחר אותה הישג הושג בקופים בשנת 2012.

ג'קסון מסיק מהיסטוריה זו כי "לא הגיוני להעלות השערה כי אנו יכולים לראות את ההדגמות הקליניות הראשונות של ממשקים בין המוח לחוט השדרה עד סוף העשור."

מערך האלקטרודות של בלק-רוק שהושתל במוחם של הקופים שימש במשך 12 שנים כדי לרשום בהצלחה את פעילות המוח במחקרים הקליניים של BrainGate; מחקרים רבים הראו כי איתות זה יכול לשלוט במדויק במכשירים נוירו-פרוטסטטיים מורכבים. "אמנם הוא מצריך ניתוח, אולם המערך הוא סדר גודל קטן יותר מסימולטורי המוח העמוקים המושתלים בניתוח שכבר השתמשו בהם יותר מ -130, 000 אנשים עם מחלת פרקינסון או הפרעות תנועה אחרות", מוסיף מילקוביץ '.

בעוד שבדיקה זו הוגבלה למספר שלבים בלבד של פעילות מוחית הקשורה בהליכה בהליכה, Ethier מציע שהיא עשויה לאפשר טווח תנועה גדול יותר בעתיד. "באמצעות שתלים מוחיים זהים ניתן לפענח את כוונת התנועה ביתר פירוט, בדומה למה שעשינו כדי לשחזר את תפקוד האחיזה. ... אני מצפה שההתפתחויות העתידיות יחרגו ואולי יכללו יכולות אחרות כמו פיצוי על מכשולים והתאמת מהירות ההליכה. "

אתייר מציין אפשרות מסקרנת נוספת: המערכת האלחוטית עשויה למעשה לעזור לגוף לרפא את עצמו. "על ידי סנכרון מחדש של הפעילות במרכזי המוח והמוטוריקה בעמוד השדרה, הם יכולים לקדם את מה שנקרא 'נוירופלסטיות תלויה בפעילות', ולגבש את כל החיבורים החסינים הקושרים את המוח לשרירים", הוא אומר. "יכולות להיות לכך השפעות טיפוליות ארוכות טווח ולקדם את ההחלמה הטבעית של התפקוד מעבר למה שאפשר בעזרת טיפולי שיקום קונבנציונליים."

תופעה זו אינה מובנת היטב, והאפשרות נותרת ספקולטיבית בשלב זה, הוא מדגיש. אולם ההישג המוחשי שהמחקר הזה מראה - עזרה לסובלים שוב ושוב עם המוחות - הוא כבר צעד ענק.

שתל מוח אלחוטי חדש עוזר להליכת קופים משותקים. בני אדם יכולים להיות הבאים.