Az EPFL/CHUV/UNIL és a CEA/CHUGA/UGA idegtudósai és idegsebései a Nature folyóiratban arról számoltak be, hogy egy vezeték nélküli digitális híd segítségével helyreállították az agy és a gerincvelő közötti kommunikációt, lehetővé téve a bénult személy számára, hogy újra természetes úton járjon. Figyelemre méltó, hogy a páciens szenzoros észlelései és motoros készségei jelentős javulást tapasztaltak, még akkor is, ha az interfész ki volt kapcsolva. A csapat azt reméli, hogy a technológia alkalmazásait kiterjesztik a kar- és kézfunkciók helyreállítására, valamint a stroke-on átesettek segítésére.
„Vezeték nélküli interfészt hoztunk létre az agy és a gerincvelő között az agy-számítógép interfész (BCI) technológiájával, amely a gondolatot tettekké alakítja.” – összegzi Grégoire Courtine, az EPFL, a CHUV és az UNIL idegtudományi professzora, a májusi Nature folyóiratban.
Atanulmányban a 40 éves Gert-Jan esetét mutatja be, aki egy kerékpáros balesetet következtében gerincvelő-sérülést szenvedett és lebénult.
„A digitális híd lehetővé tette számára, hogy visszanyerje természetes uralmát lebénult lábai felett, hogy álljon, járjon, sőt még lépcsőn is felment. Gert-Jan elmondta, hogy elképzelhetetlen örömet szerzett neki, hogy a bárban, állva sörözhet barátaival: „Ez az egyszerű öröm jelentős változást hoz az életembe”.
Digitális híd az akarat útja felett
A digitális híd létrehozásához kétféle elektronikus implantátumra van szükség. Jocelyne Bloch idegsebész, elmagyarázza: „WIMAGINE-eszközöket ültettünk be az agy azon régiója fölé, amely a lábmozgások szabályozásáért felelős. Ezek az eszközök lehetővé teszik az agy által generált elektromos jelek dekódolását, amikor a gyaloglásra gondolunk. Elhelyeztünk egy neurostimulátort is, amely egy elektródasorhoz csatlakozik a gerincvelő azon régiója fölött, amely szabályozza a láb mozgását.”
A motoros kéreg elektromos aktivitásának rögzítéséhez egy innovatív beültethető orvosi eszköz kifejlesztése volt szükséges: a WIMAGINE. Az eszközt félig invazív koponyabeültetésre tervezték, hogy hosszú távon elektrokortikogramokat (ECoG) rögzítsenek egy 64 elektródából álló, a dura materrel érintkező tömb segítségével.
Az elektronikus táblák tartalmazzák a CEA-Leti mikroelektronikai szakértői által tervezett elektrokortikogram-gyűjtő és digitalizáló rendszereket, valamint egy távoli tápegységet és vezeték nélküli rendszereket, amelyek biztonságos rádiókapcsolaton keresztül továbbítanak egy külső bázisállomásra. Az implantátum csomagolását úgy tervezték, hogy biztosítsa a hosszú távú biokompatibilitást és biztonságot. Az implantátumokat szigorú tesztelésnek vetették alá, hogy igazolják, megfelelnek az aktív beültethető orvosi eszközökre vonatkozó EU-irányelvek által előírt szabványoknak.
A rögzített elektrokortikogramokat ezután valós időben dekódolják, hogy megjósolják a páciens által elképzelt szándékos mozgást. Guillaume Charvet, a CEA BCI-programjának vezetője hozzáteszi: „Az adaptív mesterséges intelligencia módszereken alapuló algoritmusoknak köszönhetően a mozgási szándékokat valós időben dekódolják az agyi felvételek alapján.” A mozgási akarat kialakulása azután a gerincvelő elektromos stimulációjának sorozataivá alakul át, amely viszont aktiválják a lábizmokat a kívánt mozgás elérése érdekében. Ez a digitális híd vezeték nélkül működik, így a páciens önállóan mozoghat.
A digitális híd által támogatott rehabilitáció lehetővé tette Gert-Jannak, hogy helyreállítsa azokat a neurológiai funkciókat, amelyeket a balesete óta elveszített.
A kutatók számszerűsíteni tudták szenzoros észleléseinek és motoros készségeinek jelentős javulását, még akkor is, ha a digitális híd ki volt kapcsolva, ez arra utal, hogy új idegkapcsolatok alakultak ki a gerincvelőben a digitális jelek hatására. Hozzáteszik, hogy a digitális hidat más klinikai indikációkra is alkalmazni lehetne, például a stroke okozta bénulásra.
Az ONWARD Medical, valamint a CEA és az EPFL támogatást kapott az Európai Bizottságtól az Európai Innovációs Tanácson (EIC) keresztül, a digitális híd kereskedelmi változatának kidolgozásához, azzal a céllal, hogy a technológiát világszerte elérhetővé tegye.
