Ο Gert-Jan Oskam ζούσε στην Κίνα το 2011 όταν έμεινε παράλυτος από τους γοφούς και κάτω σε ένα ατύχημα με μοτοσικλέτα. Τώρα, με έναν συνδυασμό συσκευών, οι επιστήμονες του έδωσαν ξανά τον έλεγχο του κάτω μέρους του σώματός του.
«Εδώ και 12 χρόνια προσπαθώ να ανακάμψω», είπε ο κ. Όσκαμ σε συνέντευξη Τύπου την Τρίτη. «Τώρα έχω μάθει να περπατάω κανονικά, φυσικά».
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο περιοδικό Nature, ερευνητές στην Ελβετία περιέγραψαν εμφυτεύματα που παρείχαν μια «ψηφιακή γέφυρα» μεταξύ του εγκεφάλου του κ. Oskam και του νωτιαίου μυελού του, παρακάμπτοντας τα τραυματισμένα τμήματα. Η ανακάλυψη έδωσε τη δυνατότητα στον κ. Oskam, 40 ετών, να σταθεί, να περπατήσει και να σκαρφαλώσει σε μια απότομη ράμπα μόνο με τη βοήθεια ενός περιπατητή. Πάνω από ένα χρόνο μετά την τοποθέτηση του εμφυτεύματος, διατήρησε αυτές τις ικανότητες και όντως έχει δείξει σημάδια νευρολογικής ανάκαμψης, περπατώντας με πατερίτσες ακόμα και όταν το εμφύτευμα ήταν απενεργοποιημένο.
«Καταλάβαμε τις σκέψεις του Gert-Jan και μεταφράσαμε αυτές τις σκέψεις σε διέγερση του νωτιαίου μυελού για την αποκατάσταση της εθελοντικής κίνησης», δήλωσε ο Grégoire Courtine, ειδικός νωτιαίου μυελού στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Λωζάνης, ο οποίος βοήθησε την έρευνα, στη συνέντευξη Τύπου. .
Η Jocelyne Bloch, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Λωζάνης που τοποθέτησε το εμφύτευμα στον κ. Oskam, πρόσθεσε: «Στην αρχή ήταν αρκετά επιστημονική φαντασία για μένα, αλλά σήμερα έγινε πραγματικότητα».
Τις τελευταίες δεκαετίες έχει σημειωθεί μια σειρά από προόδους στην τεχνολογική θεραπεία των κακώσεων του νωτιαίου μυελού. Το 2016, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Δρ Courtine μπόρεσε να αποκαταστήσει την ικανότητα να περπατά σε παράλυτους πιθήκους και ένας άλλος βοήθησε έναν άνδρα να ανακτήσει τον έλεγχο του ανάπηρου χεριού του. Το 2018, μια διαφορετική ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής επίσης τον Δρ Courtine, επινόησε έναν τρόπο διέγερσης του εγκεφάλου με γεννήτριες ηλεκτρικών παλμών, επιτρέποντας στους μερικώς παράλυτους να περπατούν και να κάνουν ξανά ποδήλατο. Πέρυσι, οι πιο προηγμένες διαδικασίες διέγερσης του εγκεφάλου επέτρεψαν στα παράλυτα άτομα να κολυμπήσουν, να περπατήσουν και να κάνουν ποδήλατο σε μια μέρα θεραπείας.
Ο κ. Oskam είχε υποβληθεί σε διαδικασίες διέγερσης τα προηγούμενα χρόνια και είχε ανακτήσει ακόμη και κάποια ικανότητα να περπατά, αλλά τελικά η βελτίωσή του σταμάτησε. Στη συνέντευξη Τύπου, ο κ. Oskam είπε ότι αυτές οι τεχνολογίες διέγερσης τον είχαν αφήσει να νιώθει ότι υπήρχε κάτι περίεργο στην κίνηση, μια περίεργη απόσταση μεταξύ του μυαλού του και του σώματός του.
Η νέα διεπαφή το άλλαξε, είπε: «Η διέγερση με έλεγχε παλιά, και τώρα ελέγχω τη διέγερση».
Στη νέα μελέτη, η διεπαφή εγκεφάλου-σπονδυλικής στήλης, όπως την ονόμασαν οι ερευνητές, εκμεταλλεύτηκε έναν αποκωδικοποιητή σκέψης τεχνητής νοημοσύνης για να διαβάσει τις προθέσεις του κ. Oskam, ανιχνεύσιμες ως ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλό του, και να τις συσχετίσει με τις μυϊκές κινήσεις. Η αιτιολογία της φυσικής κίνησης, από τη σκέψη στην πρόθεση και τη δράση, διατηρήθηκε. Η μόνη προσθήκη, όπως περιέγραψε ο Δρ Courtine, ήταν η ψηφιακή γέφυρα που κάλυπτε τα τραυματισμένα μέρη της σπονδυλικής στήλης.
Ο Andrew Jackson, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Νιούκαστλ που δεν συμμετείχε στη μελέτη, δήλωσε: «Θεωρεί ενδιαφέροντα ερωτήματα σχετικά με την αυτονομία και την πηγή των εντολών. Συνεχίζετε να θολώνετε τη φιλοσοφική γραμμή μεταξύ του τι είναι ο εγκέφαλος και του τι είναι τεχνολογία».
Ο Δρ Τζάκσον πρόσθεσε ότι οι επιστήμονες στο πεδίο είχαν θεωρητικοποιήσει για τη σύνδεση του εγκεφάλου με διεγέρτες του νωτιαίου μυελού για δεκαετίες, αλλά αυτό αντιπροσώπευε την πρώτη φορά που πέτυχαν τέτοια επιτυχία σε έναν άνθρωπο ασθενή. «Είναι εύκολο να το πεις, είναι πολύ πιο δύσκολο να το κάνεις», είπε.
Για να επιτύχουν αυτό το αποτέλεσμα, οι ερευνητές εμφύτευσαν πρώτα ηλεκτρόδια στο κρανίο και τη σπονδυλική στήλη του κ. Oskam. Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα πρόγραμμα μηχανικής μάθησης για να παρατηρήσει ποια μέρη του εγκεφάλου φωτίστηκαν καθώς προσπαθούσε να μετακινήσει διάφορα μέρη του σώματός του. Αυτός ο αποκωδικοποιητής σκέψης ήταν σε θέση να ταιριάξει τη δραστηριότητα ορισμένων ηλεκτροδίων με συγκεκριμένες προθέσεις: μια ρύθμιση ενεργοποιούνταν κάθε φορά που ο κ. Oskam προσπαθούσε να κινήσει τους αστραγάλους του, μια άλλη όταν προσπαθούσε να κινήσει τους γοφούς του.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν άλλο αλγόριθμο για να συνδέσουν το εγκεφαλικό εμφύτευμα με το σπονδυλικό εμφύτευμα, το οποίο είχε διαμορφωθεί για να στέλνει ηλεκτρικά σήματα σε διάφορα μέρη του σώματός του, προκαλώντας κίνηση. Ο αλγόριθμος ήταν σε θέση να υπολογίσει μικρές διακυμάνσεις στην κατεύθυνση και την ταχύτητα κάθε μυϊκής συστολής και χαλάρωσης. Και, επειδή τα σήματα μεταξύ του εγκεφάλου και της σπονδυλικής στήλης αποστέλλονταν κάθε 300 χιλιοστά του δευτερολέπτου, ο κ. Oskam ήταν σε θέση να προσαρμόσει γρήγορα τη στρατηγική του με βάση το τι λειτούργησε και τι όχι. Κατά την πρώτη συνεδρία θεραπείας, μπόρεσε να διαστρέμει τους μυς του ισχίου του.
Τους επόμενους μήνες, οι ερευνητές βελτίωσαν τη διεπαφή εγκεφάλου-σπονδυλικής στήλης για να εξυπηρετούν καλύτερα βασικές ενέργειες όπως το περπάτημα και η ορθοστασία. Ο κ. Oskam πέτυχε ένα κάπως υγιές βάδισμα και ήταν σε θέση να διασχίσει σκαλοπάτια και ράμπες με σχετική ευκολία, ακόμη και μετά από μήνες χωρίς θεραπεία. Επιπλέον, μετά από ένα χρόνο θεραπείας, άρχισε να παρατηρεί σαφείς βελτιώσεις στην κίνησή του χωρίς τη βοήθεια της διεπαφής εγκεφάλου-σπονδυλικής στήλης. Οι ερευνητές τεκμηρίωσαν αυτές τις βελτιώσεις στα τεστ αντοχής βάρους, ισορροπίας και βάδισης.
Τώρα, ο κ. Oskam μπορεί να περπατήσει γύρω από το σπίτι του με περιορισμένους τρόπους, να μπει και να βγει από ένα αυτοκίνητο και να σταματήσει σε ένα μπαρ για ένα ποτό. Για πρώτη φορά, είπε, νιώθει ότι είναι αυτός που ελέγχει.
Οι ερευνητές αναγνώρισαν τους περιορισμούς της δουλειάς τους. Οι λεπτές προθέσεις στον εγκέφαλο είναι δύσκολο να διακριθούν, και ενώ η τρέχουσα διεπαφή εγκεφάλου-σπονδυλικής στήλης είναι επαρκής για περπάτημα, το ίδιο πιθανώς δεν μπορεί να ειπωθεί για την αποκατάσταση της κίνησης του άνω μέρους του σώματος. Η θεραπεία είναι επίσης επεμβατική, που απαιτεί πολλαπλές χειρουργικές επεμβάσεις και ώρες φυσικοθεραπείας. Το τρέχον σύστημα δεν λύνει όλες τις παράλυση του νωτιαίου μυελού.
Αλλά η ομάδα ήλπιζε ότι περαιτέρω πρόοδοι θα έκαναν τη θεραπεία πιο προσιτή και σταθερά πιο αποτελεσματική. «Αυτός είναι ο πραγματικός μας στόχος», είπε ο Δρ Courtine, «να κάνουμε αυτή την τεχνολογία διαθέσιμη παγκοσμίως σε όλους τους ασθενείς που τη χρειάζονται».