Wifivel hidalható át a gerinctörés

Sikeresen gyógyítottak majmokon gerincsérülést elektronikus implantátumokkal. Az eredmények reménykeltők.

A biotechnológia és a számítástechnika együttes fejlődése volt szükséges ahhoz, hogy mára elérhető közelségbe kerüljenek azok a terápiák, amelyek a közeljövőben visszaadhatják a mozgás képességét azoknak, akik a gerincüket érő sérülés következtében bénultak meg. A legutóbbi időkig egy balesetben elszenvedett gerinctörés, ha az a gerincvelő – és a benne futó idegrostok – megszakadásával járt, az esetek nagy többségében azt eredményezte, hogy az áldozat a sérüléstől lefelé megbénult. A gerinccsatornában futó idegek szállítják ugyanis az akaratlagos mozgást irányító parancsokat az agy mozgató központjából a végtagok izmai felé.

Számos kutatócsoport dolgozik világszerte, hogy visszaadja a mozgás képességét ezen embereknek. Erre – elméletben – több mód is kínálkozik. Vannak kutatók, akik az agyhullámok érzékelésével és értelmezésével igyekeznek külső robotvázakat (exoszkeletont) irányítani, így passzívan mozgatni a végtagokat, mások, mint például a Semmelweis Egyetem kutatói, őssejtek beültetésével próbálják újra összekapcsolódásra bírni az elszakadt idegeket (Reményfutam, Magyar Nemzet, 2012. szeptember 15.).

A zürichi Svájci Szövetségi Műszaki Főiskola kutatói ellenben azon dolgoznak, hogy a mozgató idegimpulzusokat elektronikus implantátumok segítségével, rádióhullámok közvetítésével juttassák el a végtagok izmaihoz. A kutatócsoportnak most először sikerült ezzel a módszerrel újra járásra bírniuk a gerincükben kiváltott léziók által megbénított rhesusmakákókat. Az eredményeket a Nature szaklapban közölték.

Az agyukba ültetett elektródák ötven-száz idegsejt jelét veszik egyszerre arról az agyterületről, amely a majmok hátsó lábainak irányításáért felelős. Az érzékelt idegimpulzusok adatait aztán wifi segítségével továbbítják a számítógépnek, amely algoritmusai megpróbálják az esetenként igen kaotikusnak tűnő jelekből kisilabizálni, hogy mit is akarhatott a makákó agya. Ezek alapján a komputer parancsokat küld megint csak vezeték nélküli kapcsolaton keresztül a majom gerincébe ültetett második implantátumnak. Ez elektromos impulzusokat generál a sérülés alatti ép idegrostokban, így bírva újra mozgásra a tétlenségre kárhoztatott lábizmokat.

Az agyi implantátum – jelenlegi fejlettségi szintjén – még nem képes közvetíteni mindazokat a részletekbe menő parancsokat, amelyek a járás pontos irányításáért felelősek. A kutatók szerint azonban már az is nagy eredmény, hogy képesek felismerni azokat az agyhullámokat, amelyek a lábmozgás elindításáért vagy leállításáért felelősek. Egészséges állatokban a járás közbeni irányítást a kisagy veszi át a nagyagytól. Ebben az agyrészben történik általában a rögzült, szinte tudattalanul végzett mozgások irányítása. Amikor megyünk, nem kell folyton arra gondolnunk, hogy felemeljük, majd lerakjuk az egyik lábunkat, miközben a másikkal hasonló ciklikus mozgást végzünk, csak pont ellentétes fázisban. Ezt a funkciót (a járás folyamának vezérlését) a kísérleti állatok esetében a számítógép látja el.

Az egyik kísérleti makákó alig hat nap alatt visszanyerte az implantátumok segítségével járási képességét, és újra tudta mozgatni szándékosan megbénított jobb hátsó lábát. „Ez minket is meglepetésként ért – mondta a Guardiannek a kutatásvezető, Grégoire Courtine. – Bár nem volt tökéletes a testtartása, de majdnem normálisan járt. Nem húzta a lábát, és teljesen rá tudott nehezedni.” Egy másik majom, amelynek még súlyosabb gerincsérüléseket okoztak, két hét alatt tanult meg újra járni. Mindkét állat rendbe jött három hónap alatt.

A kutatás végső célja természetesen az, hogy a rendszert valamilyen formában felhasználják a gerincsérült emberek állapotának, életminőségének, mobilitásának javításában. Mivel a felhasznált készülékeket (az agyi, illetve a gerincimplantátumot) külön-külön már korábban is engedélyezték humánterápiás célokra, a kutatók abban bíznak, hogy az emberkísérletek viszonylag hamar, talán öt éven belül elkezdődhetnek. Courtine maga sem gondolja azonban, hogy a belátható jövőben korábban bénult emberek fognak az utcán sétálni agyukba ültetett komputerinterfésszel. Éppen azért, mert jelenleg csak nagy vonalakban ismerjük azt, hogy az agysejtek hogyan szabályozzák a járást. A két lábon járó ember, miközben sétál, korántsem csak előre-hátra mozgatja a lábait. Apró izmok folyamatosan azon dolgoznak, hogy egyensúlyban tartsák a testet, és alig észrevehetően módosítsák a mozgás irányát, ha akadályokat látunk, vagy egyenetlenné válik a felület. Ez a mechanizmus igen bonyolult kapcsolatokat feltételez az agy érzékelő és mozgató központjai között, és a döntéshozatal folyamata is olyan komplex agyi funkciókat valószínűsít, amelyeket egyelőre nem tudunk számítógéppel modellezni.

Ezért először valószínűleg a kórházak rehabilitációs osztályain jelenhetnek meg a hasonló elven működő terápiás eszközök. Ezek a kórházi tornatermek ellenőrzött körülményei között segíthetik a gerincsérült (de nem teljesen lebénult) embereket abban, hogy újra megtanuljanak járni. Vannak ugyanis példák arra, hogy a részlegesen átszakadt idegrostok – ha kellő impulzust kapnak az agyból – idővel újraépíthetik kapcsolataikat a gerincvelőben. Ebben segíthet az agyi és a gerincimplantátum.