Így ivott kávét egy teljesen lebénult nő

Első ízben sikerült megvalósítani olyan agy-számítógép összeköttetést, amelynek segítségével egy több éve lebénult személy sikeresen vezérelt egy robotkart. A karral képes volt megfogni és a szájához vinni egy kávés poharat.

A kutatók több éve kísérleteznek gondolattal vezérelt készülékek létrehozásával. Ezek központi egysége az úgynevezett agy-számítógép illesztőegység (brain-computer interface, BCI). Korábban majmokkal végeztek sikeres kísérleteket, ahol az állatoknak sikerült gondolattal mozgatni egy robotkart. Most a Nature legújabb számában számolnak be amerikai kutatók az első sikeres emberen végzett kísérletekről.

Robotkar mozgatása

A kutatók egy fejlesztés alatt álló agy-számítógép illesztőegységet, a BrainGate-et használtak a kísérletekhez. Az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet (NIH) támogatásával folyó vizsgálatokban két, agyi érkatasztrófa (más néven szélütés vagy stroke) miatt teljesen megbénult ember (egy férfi és egy nő) vett részt. Mindkettejüknek sikerült elsajátítani a BrainGate használatát, és beigazolódott a rendszer tartóssága, valamint az is, hogy az évek óta tartó mozgásképtelenség nem sorvasztja el az agy mozgatóközpontját, hanem továbbra is mozgáskoordinálásra alkalmas impulzusokat képes kibocsátani.

BrainGate berendezéssel irányítja a lebénult kísérleti személy a robotkart

A BrainGate idegi illesztőegység az agyhullámokat nyomon követő érzékelőből, valamint számítógépes szoftverből és hardverből áll, amely digitális parancsokra fordítja le az agy elektromos jeleit egy külső eszköz számára. Az érzékelő egy alig néhány négyzetmilliméteres szilikonlapka, amelyből 100 hajszálvékony elektróda áll ki. Ezek képesek érzékelni az agysejtek kis csoportjainak aktivitását. A lapkát az agy mozgást irányító motoros kérgébe ültetik.

A kísérletben részt vevő 58 éves nő 15 éve bénult meg nyaktól lefelé egy súlyos agyi érkatasztrófa miatt. A betegsége miatt beszélni sem tud. Agyába öt évvel ezelőtt ültettek BCI-t, amely a mostani vizsgálatoknál is üzemképesnek bizonyult. Az egyik kísérletben a BrainGate rendszert kifinomult robotkarral kapcsolták össze.

Az úgynevezett DLR Light-Weight Robot III kart külső segédeszköznek (azaz nem művégtagnak) tervezték. A kísérleti személynek - előzetes irányítási gyakorlások után - azt a feladatot adták, hogy a robotkarral fogjon meg egy kávéspoharat, vigye a szájához, és szívószálon keresztül igyon belőle. A nőnek hat próbálkozásból négyszer sikerült teljesítenie a feladatot.

Még több év kell a gyakorlati megvalósításig

A nőnek a szélütés óta először sikerült önállóan, gondozó segítsége nélkül innia. "Az arcán felvillanó mosolyt öröm volt látni" - mondta a kísérlet vezetője, Leigh Hochberg, a Brown Egyetem mérnök oktatója és a bostoni Harvard Orvosi Egyetem neurológusa. "Valamennyien, akik a kísérletben részt vettünk, erőt merítettünk abból, hogy a kísérletben olyan haladás történt, amelyben mindnyájan reménykedtünk."

Leigh Hochberg

"Évekkel a bénulás kialakulása után azt tapasztaltuk, hogy még mindig lehetséges olyan agyi jeleket felfogni, amelyek többdimenziós információt tartalmaznak a mozgásról, és ezek a jelek felhasználhatók egy külső eszköz mozgatására" - mondta dr. Hochberg.

Azt is hozzáfűzte azonban, hogy az eljárás gyakorlati alkalmazásáig még évek fognak eltelni, és a kísérletben részt vevők ellenőrzött körülmények között használták a BrainGate rendszert az otthonukban, ahol mindig jelen volt egy technikus, aki beállította a rendszert.

"Ezt az eljárást több évtizedes kutatás tette lehetővé, amely azt vizsgálja, hogyan irányítja az agy a mozgást. Izgalmas látni, ahogy a technológia kifejlődik az alapvető idegélettani kutatásokból, és sor kerül a klinikai vizsgálatokra, ahol igen ígéretesnek mutatkozik az agysérülésben és más agyi rendellenességben szenvedő emberek számára" - mondta Story Landis, a NIH neurológiai rendellenességekkel és stroke-kal foglalkozó intézetének vezetője.

Számítógép működtetése BrainGate-tel

Az új agy-számítógép illesztőegységgel végzett kísérletekben egy 66 éves férfi is részt vett. Ő egy 2006-ban szenvedett szélütéstől bénult meg teljesen. A férfi szintén megtanulta a robotkar kezelését, bár rosszabb eredménnyel, mint a női résztvevő. Jól boldogult viszont a számítógép kurzorának mozgatásával. Sikeresen irányította a kurzort a különböző ikonok fölé, "egérkattintásra" is képes volt, sőt egyszerűbb alakzatokat is tudott rajzolni.

A BrainGate technológia kifejlesztője és a Brown Egyetem Agytudományi Intézetének igazgatója, John Donoghue bízik abban, hogy az eljárás számos ember életminőségét javíthatja. Olyanokét, akik végtag-amputáción estek át vagy gerincsérülés, stroke, illetve neuromuszkuláris betegség miatt megbénultak. A kutatók végső célja az, hogy lebénult személyeknél az agyi illesztőegységet sikerüljön közvetlenül összekapcsolni az izmokkal. A sérült idegpályák kikerülésével így a beteg újra képes lesz használni saját végtagjait.