Dispozitivul interfata creier-coloana vertebrala asigura o conexiune intre creier si maduva spinarii, permitand gandirii sa controleze miscarea. Tehnologia foloseste inteligenta artificiala pentru a converti gandurile despre miscare in actiuni, stabilind o legatura directa intre creier si regiunile din maduva spinarii implicate in mers.
In urma cu 12 ani, un accident de ciclism l-a lasat pe Gert-Jan Oskam, acum in varsta de 40 de ani, cu picioarele paralizate si bratele partial paralizate, dupa ce i s-a lezat maduva spinarii la nivel cervical. Insa in aceste zile, Oskam este din nou pe picioare si merge, datorita unui dispozitiv care creeaza o "punte digitala" intre creierul sau si nervii de sub leziune.
Dispozitivul - numit interfata creier-coloana vertebrala - se bazeaza pe lucrarea anterioara a lui Grégoire Courtine, un cercetator in neurostiinte la Institutul Federal Elvetian de Tehnologie din Lausanne - Ecole Polytechnique Federale din Lausanne (EPFL). In 2018, s-a demonstrat ca, atunci cand este combinata cu antrenament intensiv, tehnologia care stimuleaza coloana inferioara cu pulsuri electrice poate ajuta persoanele cu leziuni ale maduvei spinarii sa mearga din nou.
Oamenii de stiinta elvetieni au creat "o punte digitala wireless", care poate sa restaureze conexiunea intrerupta intre creier si maduva spinarii.
Oskam a fost unul dintre participantii la acel proces, dar, dupa trei ani, imbunatatirile sale se stabilisera. Noul sistem foloseste implantul spinal pe care il are deja Oskam si il asociaza cu doua implanturi in forma de disc introduse in craniul sau, astfel incat, doua grile cu 64 de electrozi se sprijina pe membrana care acopera creierul.
"Pentru prima data, o punte digitala ocoleste o zona vatamata, restaurand comunicarea intre doua regiuni ale sistemului nervos central care erau pana acum deconectate", a explicat profesorul Courtine.
Cand Oskam se gandeste la mers, implanturile craniului detecteaza activitatea electrica in cortex, stratul exterior al creierului. Acest semnal este transmis si decodat fara fir (wireless) de un computer pe care Oskam il poarta intr-un rucsac, care apoi transmite informatia catre generatorul de puls spinal.
Dispozitivul anterior "era mai degraba o stimulare preprogramata" care a generat miscari robotice de pas, spune Courtine. "Acum, este complet diferit, pentru ca Gert-Jan are control total asupra parametrului de stimulare, ceea ce inseamna ca se poate opri, poate merge, poate urca pe scari".
"Stimularea inainte ma controla, iar acum controlez stimularea prin gandul meu", spune Oskam. "Cand decid sa fac un pas, simularea va incepe, de indata ce ma gandesc la asta."
Implantul i-a schimbat viata, spune Oskam. El a dezvaluit ca acum poate sa mearga pe jos cel putin 100 de metri, in functie de cum se simte in ziua respectiva.
De asemenea, poate sa mearga si cu ajutorul unor carje atunci cand implantul este oprit, crescand astfel sperantele ca tehnologiile precum aceasta ar putea restabili functiile nervoase pierdute.
Reabilitare imbunatatita
Dupa aproximativ 40 de sesiuni de reabilitare folosind interfata creier-coloana vertebrala, Oskam si-a recapatat capacitatea de a-si misca voluntar mainile si picioarele. Acest tip de miscare voluntara nu a fost posibila decat dupa stimularea coloanei vertebrale si sugereaza ca sesiunile de antrenament cu noul dispozitiv au determinat recuperarea tesuturior nervoase care nu au fost complet sectionate in timpul ranirii sale. Oskam poate merge si pe distante scurte fara dispozitiv daca foloseste carje.
Bruce Harland, neurolog la Universitatea Auckland din Noua Zeelanda, spune ca aceasta imbunatatire continua a functiei coloanei vertebrale este o veste excelenta pentru oricine cu o leziune a maduvei spinarii, "pentru ca, chiar daca este o leziune cronica pe termen lung, exista inca cateva moduri diferite in care s-ar putea produce vindecarea".
"Este cu siguranta un salt urias" catre imbunatatirea functiei pentru persoanele cu leziuni ale maduvei spinarii, spune neurologul Anna Leonard de la Universitatea din Adelaide din Australia. Si, spune ea, exista inca loc pentru alte interventii - cum ar fi celulele stem - pentru a imbunatati rezultatele in continuare. Ea adauga ca, desi interfata creier-coloana vertebrala restabileste mersul pe jos, alte functii, cum ar fi controlul vezicii urinare si ale intestinului, nu sunt vizate de dispozitiv. "Asadar, cu siguranta mai exista loc pentru alte domenii de cercetare care ar putea ajuta la progresul imbunatatirii rezultatelor pentru aceste alte tipuri de leziuni", spune ea.
Antonio Lauto, inginer biomedical la Universitatea Western Sydney, Australia, spune ca dispozitivele mai putin invazive ar fi ideale. Unul dintre implanturile de craniu ale lui Oskam a fost indepartat dupa aproximativ cinci luni din cauza unei infectii. Cu toate acestea, Jocelyne Bloch, neurochirurgul de la Institutul Federal de Tehnologie Elvetian care a implantat dispozitivul, spune ca riscurile implicate sunt mici in comparatie cu beneficiile. "Exista intotdeauna un pic de risc de infectii sau risc de hemoragie, dar sunt atat de mici incat merita riscul", spune ea.
Echipa lui Courtine recruteaza in prezent trei persoane pentru a vedea daca un dispozitiv similar poate restabili miscarile bratelor.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01728-0
