Aper med ryggmargsskader som fører til lammelse av ett lem har fått tilbake evnen til å gå takket være en ny trådløs nevroimplantat som gjenoppretter kommunikasjon mellom hjernen og ryggmargen, sa forskere onsdag 9. november.
Denne prestasjonen markerer enda et skritt fremover i det raskt utviklende feltet med behandling av ryggmargsskade med den nyeste teknologien.
I løpet av de siste årene har forskere laget teknologier for å hjelpe mennesker og aper med å manipulere en robotarm med bokstavelig tankekraft, gjenopprettet en lammet manns evne til å bruke den ene hånden gjennom et mikrochip implantert i hjernen, og brukte elektrisk nervestimulering for å få lammet rotter til å gå.
Det nye systemet skiller seg ut blant alle disse fremskrittene fordi det lar deg konsentrere deg om underkroppen og gir aper - sannsynligvis mennesker i nær fremtid - muligheten til å bruke et trådløst system og ikke være bundet til en datamaskin. Utviklerne av dette systemet brukte fremskritt innen nevral aktivitetskartlegging og nevral stimulering. En datamaskin er nødvendig for å dekode hjernesignaler og sende dem til ryggmargen, men datateknologi har gjort det mulig å lage en bærbar enhet.
Ifølge Grégoire Courtine, en spesialist i utvinning av ryggmargsskade ved Swiss Federal Institute of Technology i Lausanne, håper han at systemet han og hans kolleger har utviklet kan brukes på ti år til å behandle mennesker ved å hjelpe de går gjennom prosessen med rehabilitering og "forbedrer livskvaliteten."
Imidlertid, som han understreket, satte forskere seg i oppgave å forbedre rehabiliteringsprosessen, og ikke oppfinne en fantastisk kur mot lammelse. "Folk vil ikke kunne gå i gatene med et hjerne-ryggrensesnitt" i nær fremtid, la han til.
Andrew Jackson ved University of Newcastle, som studerte lammelse i overkroppen og ikke var involvert i denne studien, mener det er "nok en viktig milepæl" i søket etter behandlinger for lammelse. Dr. Jackson skrev kommentarer til denne studien i tidsskriftet Nature, som publiserte resultatene av et eksperiment av Dr. Curtin, Marco Capogrosso, Tomislav Milekovic og andre.
En av grunnene til at dette systemet ikke skal betraktes som en mirakelkur for lammelse, er at implantatet er i stand til å overføre bare de impulser som gjør at lemmen kan strekkes og bøyes til rett tid slik at dyret kan gå på fire ben, men ikke tillater det mer komplekse bevegelser, for eksempel å endre retning eller unngå hindringer. Hos mennesker er ting enda mer kompliserte, for eksempel, i motsetning til firbente dyr, må en person også opprettholde balansen mens han går.
Kampanjevideo:
Ifølge Dr. Curtin gjorde de forskningen i samarbeid med kinesiske eksperter fordi restriksjonene på dyreforsøk i Sveits ville ha hindret dem i å fullføre arbeidet. Nå som eksperimentet deres var vellykket, fikk han tillatelse til å fortsette å jobbe i Sveits.
Dr. Curtin skrev om den etiske siden av slike eksperimenter med primater, og understreket at det tok ham 10 år å eksperimentere med gnagere for å gjøre seg klar til å jobbe med aper. En av grunnene til at forskere bare har jobbet med en lammet lem, er at tetrapoder er i stand til å leve relativt normalt uten å bruke ett ben, samtidig som de opprettholder kontrollen over funksjonene til blæren og tarmene, mens en fullstendig ryggmargsbrudd kan har en ødeleggende effekt på dyret.
Videre, som Dr. Curtin la til, kan ikke arbeidet med dette prosjektet, som lover å hjelpe mennesker med ryggmargsskade i fremtiden, ikke fortsette med menneskelig involvering før andre primater har blitt eksperimentert med. Lesesignaler fra hjernen og stimulering av ryggmargen utføres ved hjelp av enheter som allerede brukes av mennesker til andre formål. Imidlertid er programvare for koding av signaler ennå ikke testet på mennesker.
David Borton fra Brown University, en av hovedforfatterne av den nye rapporten, utviklet den trådløse sensoren sammen med sine kolleger i ferd med å skrive doktoravhandlingen, selv før han jobbet med Dr. Curtin. Utstyrt med mikroelektroder, registrerer og overfører denne sensoren impulser til den delen av hjernen som er ansvarlig for bevegelse i lemmer. En av grunnene til at systemet kan hjelpe til med rehabilitering, er fordi det styrker de gjenværende nevrale forbindelsene mellom deler av ryggmargen og et skadet lem, sa han.
Enheten for opptak av hjernesignaler har blitt komplementert av en elektrostimuleringsenhet plassert utenfor ryggmargen, som overfører signaler til reflekssystemet. Gangprosessen styres bare delvis av hjernen. Ryggmargen har sitt eget system som er i stand til å motta og svare på informasjon fra lemmer. Mesteparten av tiden tenker ikke folk på hvordan de går, og gangprosessen styres ikke bare av hjernen på et underbevissthetsnivå. Hovedtyngden av belastningen faller på ryggmargen og reflekssystemet.
Dr. Curtin har tidligere brukt elektrisk stimulering for å trene rotter med ryggmargsskader til å gå.
Hans arbeid involverte imidlertid ikke hjernen, og en av nøkkelkomponentene i disse eksperimentene var tidsrammen. "Hvis hjernen sender et signal for å gjøre et lembevegelse, tar det bare noen få millisekunder før denne forbindelsen er etablert," forklarte Dr. Borton.
