Végtagbénult emberek mozgását segítő eszközök

Számos kutatócsapat fejleszt agy–számítógép-interfészt, ami lehetővé teszi, hogy a végtagbénult emberek robotkart – exoskeletont – működtessenek a gondolataikkal: az eszköz dekódolja az agy elektromos hullámait, és a jeleket a robotkar vagy –láb mozgásaivá konvertálja. Az elektromos agyi hullámokat általában a fejbőrhöz illesztett vagy közvetlenül az agyba ültetett elektródákkal érzékelik. Az első módszer elkerüli a fertőzésveszélyes műtétet, azonban a koponyacsont zavaró hatása miatt homályosak a jelek. A közvetlen agyba ültetés precíz jelátvitelt tesz lehetővé, azonban nem sokáig, mivel az agy hajlamos az elektródát idegenszövetként kezelni, és hegszövetet hozni létre körülötte. Most azonban úgy tűnik, sikerült mindkét módszer hátrányait kiküszöbölni, írja a New Scientistben az új technikáról beszámoló cikkében Alice Klein.

Thomas Oxley és munkatársai (University of Melbourne) az ereket nyitva tartó artéria-sztentek ihletése alapján kidolgoztak egy olyan módszert, amivel a koponya felnyitása nélkül lehet elektródokat implantálni az agyba: egy apró bemetszéssel a nyaki, juguláris vénán keresztül az agyba juttatott fémhálóhoz kapcsolt elektróda az ér belsejében marad, és onnan tudja a környező idegsejtek jelét közvetíteni. A motoros kortex vénájába juttatott, gyufaszál méretű endovaszkuláris sztent-elektróda vékony dróton keresztül majdnem olyan pontos információt juttat a mellkasba implantált jelátvivőhöz, mint a direkt módon agyba ültetett elektródák; a jelátvivő aztán drót nélkül küldi tovább a jelet a külső számítógéphez, ami a személyek gondolataihoz (pl. emeld fel a jobb kart) társuló speciális jeleket megtanulja felismerni, és parancsot ad az exoskeletonnak (Minimally invasive endovascular stent-electrode array for high-fidelity, chronic recordings of cortical neural activity; Nature Biotechnology).

Az elektróda mintájára sztentródának elnevezett eszköz eddig birkákban bizonyított, a humán vizsgálatokat jövőre kezdik gerincvelő-sérült, agyvérzésben, illetve motoneuron-betegségben, izomdisztrófiában szenvedő embereken.

Bár a sztent-elektróda-kísérletek nagyon ígéretesek, a már korábban fejlesztett technológiákat sem szabad feladni, folytatja a New Scientist-cikk. Sikerrel kecsegtet a tetraplég emberek terápiájában a The Lancetben ismertetett neuroprosthesis is, amely motoros kéregbe implantált elektródákat használ, és a jeleket a végtag köré rögzített elektródákhoz továbbítva az izmokat stimulálja. A biciklibalesetben váll alatt lebénult vizsgálati alany a módszerrel már képes önállóan felemelni egy bögrét és inni belőle, illetve krumplipürét felkanalazni (Bolu Ajiboye és munkatársai: Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration). A módszer alkalmazásához a beteg először azt tanulta meg, hogyan használja a gondolatait - agyi jeleit – egy virtuális kar mozgatásához egy számítógép képernyőjén (ez csak néhány percet vett igénybe), majd azt, hogy hogyan kontrollálhatja saját karja mozgatását (ehhez néhány hónap gyakorlásra volt szükség).

Friss eredményről számol be a Science Robotics című szaklap tanulmánya is: Surjo Soekadar és munkatársai (Tübingeni Egyetemi Kórház) a kívülről koponyára helyezett jelolvasókat kombinálták az agyi aktivitást a kar mechanikus mozgatásává konvertáló exoskeletonnal, és a módszert továbbfejlesztették: a 10%-ban előforduló hibák kiküszöbölése érdekében (amikor a számítógép rosszul értelmezi a gondolat agyi jelét, és pl. a bögre tartalmát a száj helyett a ruhára önti) a robotkar mozgását szemmozgással meg lehet állítani. A módszernek az a hátránya, hogy az agyi jelolvasók és az exoskeleton felhelyezéséhez a bénult embernek segítségre van szüksége. A kutatók azzal akarják rendszerüket hasznosabbá tenni, hogy megokosítják, azaz lehetővé teszik, hogy okostelefon-alkalmazás révén információt gyűjtsön a környezetéről – pl. a felhasználó étteremben van vagy otthon -, ezáltal felkészülhessen arra, hogy miféle feladatok végrehajtására fogják igénybe venni a közeljövőben (Hybrid EEG/EOG-based brain/neural hand exoskeleton restores fully independent daily living activities after quadriplegia).

Ha pedig a közeljövő eszközei integrálják a korábbi fejlesztések eredményeit is – pl. nemcsak az egyedi mozdulat kivitelezéséért felelős mozgatókéreg, hanem a teljes mozgássor tervezésében közreműködő poszterior parietális kortex jeleinek leolvasása vagy tapintási érzet, azaz szenzoros visszacsatolás alkalmazása –, akkor belátható időn belül lehetségessé válik, hogy a bénák újra mozgassák végtagjaikat.