Mokslininkai teikia vilčių nuo paralyžiaus kenčiantiems žmonėms

Mokslininkai vis ieško būdų, kaip pagerinti kasdienybę žmonių, kenčiančių nuo paralyžiaus, sukelto įvairių traumų ar instulto. Kompiuteris, kuris įrašo elektrinius neuronų impulsus, siunčia juos į smegenis ir paverčia judesio signalais, jau yra sukurtas. Tačiau tokia kompiuterio bei smegenų jungtis leidžia pajudinti tik prietaisus, pavyzdžiui, mechanines rankas.

Dabar minėtas mechanizmas yra tobulinamas – Kornelio universiteto (JAV) mokslininkės Maryam Shanechi ir Ziv William tikisi, kad neuroniniais impulsais galima priversti judėti ne tik mechaninius prietaisus, bet ir gimtąsias žmonių galūnes jiems apie tai tiesiog pagalvojus.

Kai paralyžiaus sukaustyti pacientai įsivaizduoja ar planuoja judesį, neuronai smegenų motorinėse žievės srityse vis tiek aktyvuojasi, nors komunikacija tarp smegenų ir raumenų yra nutrūkusi. Implantuojant sensorius į šias smegenų dalis, nervinė veikla gali būti įrašoma ir paverčiama į paciento trokštamą judesį, pasitelkiant matematinę transformaciją vadinamą dekoderiu (angl. decoder). Ši kompiuterio bei smegenų jungtis leidžia pacientams daryti judesius tiesiogiai mintimis.

Tyrinėtojų komanda atliko ir pademonstravo bandomuosius testus su smegenų žievės ir stuburo protezu, kuris sujungia du subjektus ir vienam iš jų leidžia siųsti įrašytus nervinius signalus kitam subjektui, kuris tuo metu yra laikinai ramus. Ši demonstracija yra žingsnis į priekį tobulinant kompiuterių bei smegenų jungtis paralyžiuotoms galūnėms, kurias žmogus gali kontroliuoti tik savo smegenimis.

Mokslininkų darytame eksperimente dalyvavo du gyvūnai, iš kurių vienas elgėsi kaip judėjimo valdytojas, „šeimininkas“. Jis nuspręsdavo, kaip reikia judėti ir generuodavo nervinę veiklą, kuri buvo iššifruojama į numatytą judesį. Šis judesys buvo panaudojamas tiesiogiai kontroliuoti kito gyvūno galūnę, elektriniais impulsais stimuliuojant jo stuburo smegenis. Taip mokslininkės pademonstravo, kad judrus gyvūnas gali kurti dvimatį judėjimą nejudančio gyvūno galūnėje.

Anksčiau tyrimai buvo atliekami pasitelkus gyvūną su laikinai paralyžiuota galūne. Tačiau eksperimentinė naujovė šįkart buvo du skirtingi gyvūnai. Mokslininkės tvirtino, kad jie turi tikrą paralyžiaus modelį – vieno gyvūno smegenys ir kito gyvūno galūnės neturėjo jokio fiziologinio ryšio. O būtent taip yra ir paralyžiuoto paciento atveju.

Visgi, mokslininkės teigia, kad sunku ne tik iššifruoti įrašytą nervinę veiklą į tikslų judesį, bet ir stuburo smegenų stimuliavimu priversti tiksliai judėti paralyžiuotą galūnę.

Shanechi laboratorija ir toliau žada plėtoti vis sudėtingesnes kompiuterio bei smegenų jungties struktūras, dar labiau vystyti algoritmus, kurie yra naudojami paralyžiuotų galūnių valdymo teorijai bei signalų apdorojimui, ir naudoti tai konstruojant aukštos kokybės protezus. Šios struktūros galės būti panaudojamos valdant išorinį įrenginį arba gimtąją galūnę. Apskritai tokia su gyvūnais patvirtinta struktūra gali leisti pacientui atlikti sudėtingiausius judesius naudojant mechanines rankas ar paralyžiuotas galūnes.

Straipsnis parengtas įgyvendinant Lietuvos ir Šveicarijos bendradarbiavimo programos NVO fondo remiamą projektą „NVO, veikiančių mokslo sklaidos srityje, tinklo stiprinimas, plėtojant jo institucinius gebėjimus“.