Gondolattal mozgatták a megbénult izmokat egy kísérletben

Amerikai kutatók újabb lépést tettek abban a kísérletsorozatban, amelynek célja, hogy a lebénult emberek visszanyerhessék mozgásképességüket. Az agyból mesterségesen átirányított elektromos jelekkel képesek voltak mozgásra bírni majmok megbénított csuklóját.

Korábban más kutatóknak már sikerült majmokat betanítani arra, hogy egy robotkart irányítsanak az agyukból érkező elektromos jelekkel. Az agyat egy úgynevezett agy-számítógép illesztőegységgel (interfésszel) kapcsolták össze a robotkarral. A cselekvések - például fogás - végrehajtásához több tíz neuron (idegsejt) aktivitását kellett dekódolni, ami jelentős számítási kapacitást vett igénybe.

A mostani kísérletben Chet Moritz és munkatársai a seattle-i Washington Egyetemen hasonló jeleket használtak arra, hogy egyetlen neuronból származó közvetlen elektromos ingert juttassanak el egy megbénított izomhoz.

Először egy sor elektródát ültettek két makákó majom agyának mozgatókérgébe. Minden egyes elektróda egyetlen neuronból vett föl jeleket. Ezeket a jeleket külső áramkörön át egy számítógéphez vezették. A neuronból érkező jelek egy kurzort vezéreltek a képernyőn. A majmokat betanították, hogy csupán az agyműködésükkel vezéreljék a kurzort.

A kutatók ezután helyi érzéstelenítő szer befecskendezésével ideiglenesen megbénították a majmok csuklóizmait. Majd az elektródákból érkező jeleket átirányították, hogy elektromos ingerlést adjon a csuklóizmoknak. Azt tapasztalták, hogy a majmok ugyanazon agytevékenységükkel képesek voltak irányítani a korábban megbénított végtagokat. A majmok kevesebb mint egy óra alatt megtanulták a béna végtagok működtetését. A csoport a kísérlet eredményeit a Nature folyóirat legújabb számában tette közzé.

A neuron korábbi funkciója nem befolyásolta, hogy "betanítható" volt-e egy adott izom működtetésére vagy sem. "Bármelyik neuron egyaránt jól használható volt, attól függetlenül, hogy eredetileg kapcsolatban állt-e ezen izmok aktivitásával. Ez drámai mértékben megnöveli egy jövőbeli neurális művégtag működtetéséhez számba vehető neuronok mennyiségét" - jelentette ki Moritz.

A gyakorlati felhasználásra még várni kell

A klinikai próbákig azonban még valószínűleg sok év telik el. Bár a majmok mozgásteljesítménye jelentősen növekedett a gyakorlattal, a szükséges hosszú távú elektróda-implantátumok még alkalmatlanok az emberek számára.

Ráadásul egy izom mozgatása egy neuronnal nagyon jól végrehajtható, de egész cselekvések vagy koordinált mozgások létrehozása sokkal nagyobb kihívást jelent - figyelmeztet Andrew Schwartz, a pennsylvaniai Pittsburgh-i Egyetem kutatója, aki a fent említett robotkaros kísérletet végezte a majmokkal. "A több ízület működését igénylő mozgások nagyságrendekkel bonyolultabbak, mint ez a demonstráció."

Az eredmény mégis fontos lépés ezen a területen. Az agy és az izmok közti közvetlen összeköttetés kialakítása megszabadít a nagy kapacitást igénylő komputeres számításoktól, ami a jelek dekódolásához szükséges a robotkarok vagy más művégtagok működtetésénél. A mostani kísérletben csupán egy elemmel működtetett, mobiltelefon nagyságú chipre támaszkodtak, és a jövőben ez minden bizonnyal még kisebb lesz. "Már léteznek olyan kicsi elektronikák, amelyek elférnek egy ingzsebben, és néhány év múlva remélhetőleg olyanok is lesznek, amelyeket be lehet ültetni a bőr alá, akár egy pacemakert" - mondja Moritz.