sursa foto: medicalxpress.com
Într-un studiu clinic în premieră, cercetători în medicină bioelectronică, ingineri și medici chirurgi de la Institutul Medical de Cercetări Feinstein al Northwell Health au implantat cu succes microcipuri în creierul unui bărbat care trăiește cu paralizie și au dezvoltat algoritmi de inteligență artificială (AI) pentru a îi reconecta creierul cu corpul și măduva spinării.
Această dublă trecere neurală formează o punte electronică care permite informațiilor să circule din nou între corpul paralizat al bărbatului și creierul său, restabilind mișcarea și senzațiile la mână sa, cu beneficii durabile în braț și încheietura mâinii în afara laboratorului.
Echipa de cercetare a danunțat progresul revoluționar al participantului la studiu la patru luni după o intervenție chirurgicală de 15 ore efectuată pe 9 martie la Spitalul Universitar North Shore (NSUH), scrie medicalxpress.com.
„Acesta este primul caz în care creierul, corpul și măduva spinării sunt conectate electronic pentru a restabili mișcarea și senzațiile de lungă durată într-un om paralizat”, a declarat Chad Bouton, profesor la Institutul de Medicină Bioelectronică de la Institutul Feinstein, dezvoltator al tehnologiei și cercetător principal al studiului clinic.
„Când participantul la studiu își imaginează că mișcă brațul sau mâna, îmbunătățim activ măduva spinării și stimulăm creierul și mușchii pentru a ajuta la reconstruirea conexiunilor, la furnizarea feedback-ului senzorial și la promovarea recuperării. Acest tip de terapie bazată pe gânduri este revoluționară. Scopul nostru este să utilizăm această tehnologie pentru a oferi, într-o zi, oamenilor cu paralizie posibilitatea de a trăi o viață mai completă și mai independentă”, a spus Chad Bouton.
Paralizat de la nivelul pieptului în jos, Keith Thomas, în vârstă de 45 de ani, din Massapequa, NY, este primul om care utilizează această tehnologie. În timpul apogeului pandemiei, pe 18 iulie 2020, un accident la scufundări l-a făcut pe Thomas să sufere o leziune la nivelul vertebrelor C4 și C5 ale coloanei vertebrale, lăsându-l incapabil să se miște și să simtă de la piept în jos.
„A fost o perioadă în care nu știam dacă voi supraviețui sau dacă chiar doream să o fac, sincer. Și acum, pot simți atingerea cuiva care îmi ține mâna. Este copleșitor”, a spus Thomas.
Peste o sută de milioane de oameni din întreaga lume trăiesc cu diverse forme de afectare a mișcării sau paralizie. Acest studiu clinic își propune să restabilească mișcarea fizică de lungă durată – în afara laboratorului de cercetare – și să restabilească simțul tactil.
Cercetătorii și clinicienii au petrecut luni cartografiind creierul lui Thomas, folosind imagistică prin rezonanță magnetică funcțională pentru a ajuta la identificarea zonelor responsabile de mișcarea brațului și de senzația de atingere a mâinii sale.
Echipa de chirurgi a efectuat o intervenție chirurgicală de 15 ore la NSUH, în timpul căreia participantul la studiu a fost treaz și le-a oferit feedback în timp real. Pe măsură ce au examinat porțiuni ale suprafeței creierului său, Thomas le spunea ce senzații simțea în mâini.
„Aveam imagini cu Keith și el ne vorbea în timpul intervenției chirurgicale, așa că știam exact unde să plasăm implanturile cerebrale”, a declarat Ashesh Mehta, MD, Ph.D., profesor la Institutul de Medicină Bioelectronică de la Institutul Feinstein, director al Laboratorului pentru Cartografierea Creierului Uman și chirurgul care a efectuat implantul cerebral. „Am inserat două cipuri în zona responsabilă de mișcare și alte trei în partea creierului responsabilă de senzația de atingere și simțire în degete.”
Înapoi în laborator, prin două porturi care ies din capul pacientului, el se conectează la un computer care utilizează inteligența artificială pentru a citi, interpreta și traduce gândurile sale în acțiune, cunoscută sub numele de terapie bazată pe gândire și fundamentul abordării dublului bypass neuronal.
Bypass-ul începe cu intențiile lui Thomas (de exemplu, își imaginează că strânge mâna), ceea ce trimite semnale electrice de la implantul său cerebral către un computer. Computerul trimite apoi semnale către electrozi flexibili, neinvazivi, plasați peste măduva spinării și mușchii mâinii din antebrațul său, pentru a stimula și promova funcția și recuperarea.
Senzorii minusculi din vârful degetelor și palmă transmit informații despre atingere și presiune către zona senzorială a creierului pentru a restabili senzația. Această punte electronică cu două brațe formează noul bypass neuronal dublu, care urmărește restaurarea atât a mișcării, cât și a simțului tactil.
În laborator, Thomas poate acum să-și miște brațele și să simtă atingerea surorii sale în timp ce îi ține mâna în semn de susținere. Aceasta este prima dată când a simțit ceva în cei trei ani de la accidentul său.
În mod remarcabil, cercetătorii spun că Thomas începe deja să înregistreze o recuperare naturală a leziunilor sale datorită noii abordări, ceea ce ar putea inversa o parte din daune pe termen lung. Puterea brațului său s-a dublat de la momentul înscrierii în studiu, iar el începe să simtă noi senzații în antebraț și încheietura mâinii, chiar și când sistemul este oprit.
În studiile anterioare, Prof. Bouton și apoi alte grupuri au utilizat un singur bypass neuronal pentru a ajuta oamenii să își miște din nou membrele paralizate cu ajutorul gândurilor lor.
În acele cazuri, medicii au implantat unul sau mai multe microcipuri în creier care au evitat complet leziunea măduvei spinării și au folosit stimulatori pentru a activa mușchii țintă. Cu toate acestea, abordarea a funcționat doar în timp ce participanții erau conectați la computere, adesea disponibile doar în laboratoare, și nu a restabilit mișcarea și senzația în membrul real, care să promoveze plasticitatea pentru recuperarea naturală de lungă durată.
Speranța este ca creierul, corpul și măduva spinării să reînvețe să comunice, iar noi căi să fie formate la locul leziunii datorită bypass-ului neuronal dublu, similar modului în care un rinichi se poate regenera pentru a depăși traumele sau bolile.
