Přelomová technologie mozkového implantátu umožňuje pacientům s ochrnutím cítit dotek a pohybovat se. Jak to funguje?
„Zkoumá se všechno, na co si vzpomenete,“ řekl generální ředitel společnosti Blackrock Neurotech o potenciálu rozhraní mozek-počítač (BCI), nové zdravotnické technologie, která přitahuje investory, jako je Elon Musk, píše web Observer.
V posledních dvou letech se neurovědecký startup Neuralink Elona Muska dostal s obskurním konceptem technologie rozhraní mozek-počítač (BCI) do hlavního proudu díky sérii vysoce medializovaných demonstrací fungování jeho čipového implantátu Link v mozcích zvířat. V letošním roce chce společnost otestovat stejné zařízení na lidech a aktivně najímá tým, který má přesvědčit Úřad pro kontrolu potravin a léčiv, aby to povolil.
Ať už FDA schválení udělí nebo ne, Neuralink nebude první společností, která implantuje BCI do lidského mozku pro terapeutické účely. Ve skutečnosti se neurovědecká komunita zabývá výzkumem podobných aplikací, jaké popsal Musk, již více než deset let.
FDA je Úřad pro kontrolu potravin a léčiv a je zodpovědný za ochranu veřejného zdraví tím, že zajišťuje bezpečnost, účinnost a zabezpečení humánních a veterinárních léčiv, biologických produktů a zdravotnických prostředků a zajišťuje bezpečnost dodávek potravin, kosmetiky a výrobků emitujících záření.
„Výzkumná komunita BCI je nesmírně živá. Zabývají se vším možným. Od toho, aby lidé mohli znovu chodit, znovu vidět, znovu slyšet a dokonce znovu cítit. Zkoumají cokoli, na co si vzpomenete,“ řekl Marcus Gerhardt, generální ředitel společnosti Blackrock Neurotech se sídlem v Salt Lake City. Společnost se zabývá zdravotnickými technologiemi a její BCI byly v rámci různých klinických studií implantovány 31 pacientům po celém světě, což je více než u jakékoli jiné společnosti na světě.
V současné době není na trhu žádné invazivní zařízení BCI schválené úřadem FDA.
BCI společnosti Blackrock je v podstatě soustava mikroelektrod umístěná v určitých oblastech mozku. Dekóduje a přenáší nervové signály do externího zařízení, jako je robotická ruka nebo invalidní vozík, prostřednictvím počítače. Stručně řečeno, prostřednictvím BCI lze myšlenky využít k ovládání strojů.
Obnovení pohybu
Obnovení funkcí končetin, jako je pohyb na invalidním vozíku, ovládání kurzoru myši nebo používání protetického zařízení, zůstává hlavním případem použití BCI. Nejstarší studie na lidech pochází z roku 2006. Tehdy byla Mattu Nagleovi, 26letému pacientovi z Massachusetts, implantována na povrch mozku nad motorickou kůru soustava 96 elektrod. Matt byl v důsledku bodného zranění ochrnutý od krku dolů. Díky elektrodám mohl zase znovu ovládat dominantní levou ruku a paži.
Implantát byl připojen k externímu počítači prostřednictvím malého bezdrátového konektoru umístěného v horní části lebky. Počítač byl poté naučen rozpoznávat Nagleovy myšlenkové vzorce a přiřazovat je k různým pohybům, které se snažil provádět. Systém, vyvinutý společností Cyberkinetics, mu umožnil ovládat počítačový kurzor pomocí mysli a používat jej ke klikání na tlačítka, posílání e-mailů a dokonce i ke kreslení jednoduchých postaviček na obrazovce.
Společnost Cyberkinetics byla v roce 2009 koupena společností Blackrock. Implantát demonstrovaný na Nagleovi se později stal součástí platformy MoveAgain BCI této společnosti. V listopadu 2021 získal MoveAgain od FDA označení průlomového zařízení, což je potvrzení jeho potenciálu pro léčbu pacientů trpících poruchami centrálního nervového systému, poraněním míchy a dalšími těžkými motorickými postiženími.
Obnovení smyslu pro dotek
V roce 2016, deset let poté, co Matt Nagle ovládal myšlenkami kurzor, ucítil 28letý ochrnutý pacient Nathan Copeland během studie vedené vědci z Pittsburské univerzity s využitím systému BCI společnosti Blackrock poprvé od ztráty veškerých vjemů v rukou a prstech po autonehodě v roce 2004 dotek na své protetické ruce.
Systém BCI byl průlomový, protože nejenže přenášel nervové signály z Copelandova mozku do jeho robotické paže, ale následně přenášel smyslové signály z paže zpět do jeho mozku. Tento obousměrný systém se více podobá tomu, jak naše končetiny přirozeně komunikují s prostředím kolem nás, a umožňuje pacientům provádět plynulejší pohyby.
Obnovení sluchu
Na rozdíl od tradičních kochleárních zařízení, která pomáhají neslyšícím, implantuje BCI soustavu elektrod přímo do sluchového nervu. „Tento postup nejenže potenciálně umožňuje výrazné zlepšení sluchu u celé řady nových pacientů, ale mohl by zlepšit aktivaci sluchové dráhy do mozku, což by zase mohlo dále pomoci lidem slyšet v hlučném prostředí, například při živé hudbě,“ řekl Gerhardt.
Obnovení mluvení a psaní
Ve studii, na níž spolupracuje s Kalifornskou univerzitou v San Francisku, se testuje technologie BCI pro převod myšlenek na text. Ta dokáže dekódovat činnost neuronů v řečových oblastech mozku přímo do slov, která jsou následně odeslána a zobrazena na počítači.
Samostatný projekt ve spolupráci s Dukeovou univerzitou zkoumá, zda si pacienti mohou představovat vokalizovaná slova. V takovém případě jsou myšlenky přeloženy algoritmem a odeslány do zařízení, které by za ně vytvořilo hlas.
Gerhardt uvedl, že tyto implantáty by mohly nesmírně prospět pacientům s ALS se syndromem „uzamčení“, kteří ztratili schopnost komunikovat, ale „stále mají plný výkon mozku“.
Zdroj: observer.com