Cercetătorii Northwell Health au ajutat la restabilirea senzației și a mișcării în mâna și palma unui bărbat paralizat. Într-un studiu revoluționar, au implantat microcipuri în creierul bărbatului și au folosit inteligența artificială (AI) pentru a restabili conexiunile dintre creierul, măduva spinării și corp. De asemenea, bărbatul a obținut rezultate de durată în afara laboratorului în mișcarea încheieturii mâinii și a mâinii.
Cercetătorii se așteaptă ca tehnologia lor de terapie prin gândire să ajute persoanele cu paralizie „să ducă o viață mai împlinită și mai independentă”, a scris medicalnewstoday.com în articolul său.
Experții în sănătate au crezut de mult timp că leziunile severe ale măduvei spinării afectează funcțiile sistemului nervos central dincolo de recuperare. Cu toate acestea, cercetătorii de la Northwell Health din New York au contestat această presupunere cu o descoperire revoluționară.
În martie 2023, cercetătorii, chirurgii și inginerii în medicină bioelectrică de la Institutele Feinstein pentru Cercetare Medicală din Northwell au oferit unui bărbat capacitatea de a se mișca și de a simți brațul și mâna paralizată. În noul lor studiu clinic, echipa a efectuat 15 ore de operație pe creier deschis pentru a restabili comunicarea dintre corpul și creierul lui Keith Thomas din Massapequa, care trăiește cu paralizie din 2020.
Specialiștii Northwell Health au dezvoltat algoritmi de inteligență artificială, implanturi cerebrale și tehnologie inovatoare de stimulare pentru a forma primul „bypass neural dublu”. Acest bypass formează o „punte” electronică care facilitează fluxul de informații în corpul participantului, măduva spinării și creierul.
Chad Bouton, profesor la Institutul de Medicină Bioelectronică de la Institutele Feinstein, a dezvoltat această tehnologie și este investigatorul principal al studiului. „Pentru prima dată, creierul, corpul și măduva spinării sunt conectate electronic la o persoană paralizată pentru a restabili permanent mișcarea și senzația”, spune prof. Chad Bouton.
Restabilirea mișcării susținute
Într-un studiu din 2022, cercetătorii europeni au identificat neuronii implicați în mers. Au ajutat cu succes nouă persoane să-și îmbunătățească sau să-și recapete capacitatea de a merge. Cu toate acestea, participanții au trebuit să fie asistați de o interfață robotică. În cercetările anterioare, profesorul Bouton a folosit, de asemenea, un bypass neural pentru a ajuta oamenii să miște membrele paralizate folosindu-și gândurile. Această abordare a funcționat doar cu un computer și nu a putut să restabilească senzația și mișcarea și nici să promoveze recuperarea pe termen lung.
Într-un accident de scufundări din iulie 2020, Thomas a suferit răni la nivelurile C4 și C5 ale vertebrelor. Thomas și-a pierdut senzația și mișcarea de la piept în jos. Actualul studiu clinic a avut ca scop restabilirea permanentă a mișcării sale fizice în afara laboratorului. De asemenea, cercetătorii au sperat să-l ajute pe bărbat să-și recapete simțul tactil.
Cartografierea centrelor de mișcare din creier
Dr. Adam Stein, șeful Departamentului de Medicină Fizică și Reabilitare de la Northwell Health, a colaborat cu medici și cercetători de la Institutul Feinstein pentru a cartografia creierul lui Thomas. Ei au folosit imagistica prin rezonanță magnetică funcțională pentru a localiza zonele implicate în mișcarea mâinii și senzația de atingere. RMN-ul a permis cercetătorilor să vadă unde să plaseze electrozii motori și senzoriali.
Chirurgie pe creier cu feedback în timp real
După ce a strâns aceste informații importante, echipa chirurgicală a efectuat o operație intensivă de 15 ore la North Shore University Hospital din Manhasset, New York. La unele momente, Thomas era conștient și le putea spune medicilor ce senzații simțea în mâinile sale. Dr. Ashesh Mehta, unul dintre chirurgii conducători ai procedurii, profesor la Institutul Feinstein pentru Medicină Bioelectronică și director al Laboratorului de cartografiere a creierului uman din Northwell, a spus: „Pentru că aveam imaginile lui Keith și despre care ne vorbea în timpul parte a intervenției chirurgicale, știam exact unde să punem implanturile pe creier”.
Terapie mentală și bypass neural
Thomas a fost dus la laborator, unde două porturi i-au conectat capul la un computer care folosea inteligența artificială pentru a capta și a transpune gândurile sale în acțiune. Această terapie prin gândire stă la baza abordării dublu bypass neural. Bypass-ul captează și citește intențiile subiectului trimițând semnale electrice de la implantul său cerebral către computer. Computerul transmite apoi semnale către patch-urile cu electrozi plasate pe coloana vertebrală și pe mușchii brațului din antebraț pentru a stimula funcția. Senzorii de pe vârful degetelor și din palmele lui Thomas transmit informații despre atingere și presiune către creierul său pentru a restabili senzația. „Când participantul la cercetare se gândește să-și miște mâna sau palma, îi „încărcăm” măduva spinării și le stimulăm creierul și mușchii pentru a ajuta la refacerea conexiunilor, pentru a oferi feedback senzorial și pentru a ajuta la recuperarea”, explică profesorul Bouton.
Thomas a putut să-și miște brațele după bunul plac datorită acestui dublu bypass neuronal. Putea simți atingerea surorii sale – pentru prima dată de la accident.
Putere nouă, rezultate consistente
Cercetătorii spun că bypass-ul dublu nervos a stimulat recuperarea naturală a lui Thomas, ceea ce ar putea inversa o parte din daune. De asemenea, de când a început studiul, și-a dublat puterea brațului. Thomas a avut, de asemenea, senzații noi la încheietura mâinii și la antebraț, chiar și atunci când sistemul era oprit.
Medicii Northwell speră că noua lor procedură va permite creierului, măduvei spinării și corpului să creeze noi căi de comunicare la locul leziunii. În cele din urmă, se așteaptă ei, medicina bioelectronică va permite persoanelor cu răni și boli să fie tratate cu proprii nervi, fără intervenție farmaceutică. „Acest tip de terapie mentală schimbă jocul. Scopul nostru este să folosim într-o zi această tehnologie pentru a oferi persoanelor care trăiesc cu paralizie oportunitatea de a duce o viață mai împlinită și mai independentă”, spune profesorul Bouton.
Pentru leziuni ale măduvei spinării
O leziune a măduvei spinării poate perturba căile dintre creier și măduva spinării, un mănunchi complex de nervi care curge pe spate. Acest lucru determină deficite temporare sau permanente ale funcției motorii, senzoriale sau autonome ale măduvei spinării. În Statele Unite, aproximativ 302.000 de persoane se confruntă cu o leziune traumatică în fiecare an și 18.000 de cazuri noi apar anual.
Este posibil ca mai mult de jumătate dintre acești oameni să nu-și recapete funcționalitatea completă. Lezarea severă sau completă a măduvei spinării împiedică creierul să transmită semnale sub zona afectată. Acest lucru duce la paralizie și pierderea senzației sub nivelul leziunii. Peste 100 de milioane de oameni din întreaga lume trăiesc cu paralizie sau alte tulburări motorii.
Boris ALEXANDROV