Az agysejtek újra működtethetik a lebénult izmokat

[PrinceCherry]

Kísérletben résztvevő majmok képessé váltak lebénult csuklójuk mozgatására és irányítására az agyukból az izomzatba mesterségesen átirányított elektromos jelekkell, állítják a seattle-i Washington Egyetem kutatói, akik szerint kísérletük egy újabb lépés a paralízissel küzdő emberek mozgásának visszanyerése irányába

 

Korábban a tudósoknak már sikerült megtanítani majmokat hogy gondolati úton, agyhullámaikat elektródákon keresztül továbbítva egy robotkart mozgassanak. Ez több tíz neuron aktivitásának egy időben történő dekódolását foglalta magába, amivel lemásolták az alkar mozdulatait, mindehhez azonban tekintélyes számítógépes teljesítmény kellett, ellentétben a most felvázolt módszerrel, amit Chet Moritz és kollégái jegyeznek. A seattle-i kutatócsoport a fenti eljárás által kinyertekhez hasonló jeleket alkalmazott, azonban azokat mindössze egyetlen neurontól véve, közvetlen elektromos stimuláció formájában juttatta el a lebénult izomhoz, úgynevezett funkcionális elektromos stimulációval, amit jelenleg is használnak a művégtagok mozgatásához, de jobbára különböző kapcsolók alkalmazása, az ízületek mozgatása, vagy az izmok feszítése segítségével.

 

 

Moritz és munkatársai első lépésben számos elektródát ültettek be két makákó majom motoros kérgébe. Minden egyes elektróda egy agysejt jeleit vette, amiket egy külső áramkörön eljuttatott egy számítógéphez. Az agysejtektől származó jelek egy kurzort mozgattak a képernyőn, a majmokat pedig megtanították agytevékenységükkel irányítani ezt a kurzort. A kutatók ezután helyi érzéstelenítéssel átmenetileg lebénították a majmok csuklójának izmait, majd átirányították az elektródákon keresztül érkező jeleket a csukló izmaihoz és azt észlelték, hogy a majmok képesek kontrollálni korábban lebénított végtagjaikat ugyanazzal az agytevékenységgel, amivel a kurzort mozgatták a képernyőn. A majmoknak kevesebb, mint egy óra alatt sikerült mindezt elsajátítaniuk, írja a kutatócsoport a Nature szaklapban közzétett tanulmányában.

 

A neuron korábbi kurzormozgató funkciója nem befolyásolta betanítását egy bizonyos izom mozgatására, tehát elvileg olyan agysejteket is felhasználhatnak a cél érdekében, aminek korábban semmi köze nem volt az adott tevékenységhez. "Minden neuron egyformán jól használható, függetlenül attól, hogy eredetileg kapcsolatban volt-e ezeknek az izmoknak a tevékenységével. Ez drámaian megnöveli a neurális műszervek irányítására alkalmazható potenciális agysejtek populációját" - mondta Moritz. Andrew Schwartz, aki korábban szintén a Nature hasábjain publikálta munkáját a fentebb már említett, gondolati úton irányítható robotkarról, úgy véli, az új tanulmány fő eredménye "a neuronok azon bámulatos képessége, amivel meg tudják változtatni a külvilághoz való viszonyulásukat".

 

"Döbbenetes rugalmasságról tett tanúbizonyságot a rendszer tanulási képessége" - tette hozzá, utalva arra, hogy az agysejti tevékenységgel történő irányítás megtanulásának képességét már a 70-es években bemutatta Moritz tanulmányának társszerzője, Eberhard Fetz. Az újdonságot az a rugalmasság jelenti, amivel a majmok képesek voltak megtanulni ennek a folyamatnak az alkalmazását, majd a kapcsolat alkalmazását saját izmaik aktiválására.

 

A klinikai kezelések még évekre, évtizedekre vannak, figyelmeztet Moritz. A majmok teljesítménye jól láthatóan javult a gyakorlással, az eljáráshoz szükséges hosszú távú beültetésre alkalmas elektróda implantátumok azonban még nem megfelelőek az emberi alanyok számára. Mindenképpen előrelépés viszont, hogy az agy és az izomzat közötti közvetlen kapcsolat szükségtelenné teszi azt a hatalmas számítási teljesítmény iránti igényt, ami a robotkarokba és más művégtagokba betáplált jelek dekódolásához kellett eddig. Moritz kísérletében csak egy mobiltelefon méretű eszközre, egy akkuval működtetett chipre volt szükség, ami könnyedén lekicsinyíthető a jövőben.

 

"Rendelkezünk mindazzal az elektronikával, ami elég kicsi ahhoz, hogy egy ingzsebben is elférjen, vagy a technika fejlődésével akár a bőr alá beültethetővé váljon, mint egy pacemaker" - összegzett Moritz.