În câteva cuvinte
O echipă de cercetători de la Feinstein Institutes for Medical Research a dezvoltat un sistem inovator care restabilește simțul tactil și mișcarea într-o mână paralizată. Keith Thomas, paralizat în urma unui accident, a putut simți din nou și chiar să efectueze acțiuni simple, precum a bea dintr-o ceașcă, datorită acestui bypass neural dublu. Tehnologia are potențialul de a îmbunătăți semnificativ calitatea vieții persoanelor cu paralizie.
În 2014, profesorul de inginerie Chad Bouton a învățat o lecție despre importanța simțului tactil.
În 2014, profesorul de inginerie Chad Bouton a învățat o lecție despre importanța simțului tactil. Bouton, inginer la Feinstein Institutes for Medical Research din Long Island, dezvoltase o interfață creier-calculator care permitea unui bărbat paralizat să-și controleze o mână.
"Încerca să ridice ceva și a spus: 'Știi, Chad, nu pot simți acest obiect'", spune Bouton. "În acel moment ne-am dat seama, uau, la asta trebuie să lucrăm în continuare."
Peste un deceniu mai târziu, echipa lui Bouton de la Feinstein, parte a Northwell Health, testează un sistem care poate restabili atât mișcarea, cât și senzația într-o mână paralizată. De asemenea, produce beneficii care persistă chiar și atunci când utilizatorul nu mai este conectat.
Prima persoană care a încercat noul sistem a fost Keith Thomas, care a rămas paralizat și fără senzație de la piept în jos după un accident de scufundare în 2020.
"M-au conectat la aparat și mi-am simțit degetul arătător", spune Thomas. "A fost ca și cum 'uau!'"
Un bypass neural dublu
În 2023, echipa de la Feinstein a implantat două seturi de cipuri de computer în creierul lui Thomas. Un set detectează semnalele provenite din zonele care controlează mișcarea. Celălalt livrează semnale către zonele care procesează atingerea și presiunea.
Aceste cipuri sunt conectate la piedestale gemene pe capul lui Thomas, care permit creierului său să interacționeze cu o serie de electronice necesare pentru a-i anima mâna dreaptă. În prezent, acest lucru se întâmplă doar în laboratorul lui Bouton, unde Thomas petrece câteva ore, de două ori pe săptămână.
Tehnologia face parte din ceea ce Bouton numește un "bypass neural dublu." Prima ramură ocolește zona deteriorată a măduvei spinării lui Thomas.
"Redirecționăm literalmente semnalele de la creier către mușchii afectați", spune Bouton. Această ramură a bypass-ului transportă, de asemenea, semnale înapoi către creier de la senzori de pe palma, degetul mare și degetul arătător al lui Thomas.
Dar asta este doar jumătate din poveste.
"Avem o a doua ramură care reconectează creierul la măduva spinării", spune Bouton. "Pe măsură ce cineva se gândește să se miște din nou, stimulăm măduva spinării pe baza gândurilor sale."
Această stimulare a măduvei spinării, care are loc în sincronizare cu stimularea mușchilor relevanți, amplifică și consolidează conexiunile naturale rămase între creier și un membru afectat.
Un efort de echipă
Este nevoie de aproximativ jumătate de duzină de oameni și o cameră plină de echipamente pentru a anima mâna dreaptă a lui Thomas timp de câteva ore.
"Primul lucru pe care îl facem este să-l întâmpinăm cu un zâmbet", spune managerul de proiect Erona Ibroci. "Spunem: 'Hei, ce mai faci? Mulțumim că ai venit.'"
Apoi, inginerii electricieni Aniket Jangam și Zeev Elias înșurubează o pereche de adaptoare NeuroPlex E pe piedestalele de pe capul lui Thomas. Apoi, ei conectează cabluri care merg la amplificatoare, procesoare de semnal și, în cele din urmă, un computer.
Sistemul include inteligență artificială care a învățat să recunoască undele cerebrale pe care Thomas le produce atunci când se gândește să-și miște mâna paralizată. De asemenea, include senzori care merg pe palma, degetul mare și degetul arătător pentru a oferi un simț al atingerii.
Odată ce Thomas este conectat, începe munca reală.
În timpul fiecărei sesiuni, "facem teste de mobilitate, facem teste de forță", spune Dana Fried, terapeut ocupațional.
Cercetătorul științific Santosh Chandrasekaran indică un monitor care arată două mâini animate. Una indică mișcarea pe care Thomas ar trebui să o efectueze. Cealaltă este controlată de creierul lui Thomas.
"El nu își poate mișca propria mână, dar încearcă să facă asta", spune Chandrasekaran. "Decodorul își dă seama la ce se gândește și apoi controlează cealaltă mână de pe ecran."
Decodorul trimite, de asemenea, semnale către mușchii care controlează mâna reală a lui Thomas, determinând-o să se miște în sincronizare cu avatarul său de pe ecran.
Thomas are un control mult mai bun asupra mâinii sale atunci când primește feedback de la senzorii de pe mână, spune Chandrasekaran.
"Ceea ce măsurăm sunt nivelurile de forță de pe senzor", spune el. "Și apoi stimulăm în mod adecvat electrozii potriviți din creier, astfel încât să-l putem face să simtă un percept senzorial la locația potrivită de pe mână."
Beneficii de durată
Bypass-ul dublu i-a permis lui Thomas să simtă mâna surorii sale când a făcut o vizită la laborator. "Senzația a fost ca "o avalanșă de energie"", spune el.
Un alt moment important a venit când echipa a pus o ceașcă cu apă în fața lui.
"A ridicat acea ceașcă, pentru prima dată, la gură, a băut o înghițitură și apoi a pus-o înapoi jos de unul singur, fără niciun ajutor", spune Bouton.
De-a lungul timpului, Thomas a devenit, de asemenea, mai bun la interpretarea feedback-ului senzorial de la mâna sa, chiar și atunci când poate vedea ce atinge.
"Aș spune: 'hmmm, este o minge de tenis' sau ceva mai greu sau ceva mai ușor", spune el.
La început, îmbunătățirile erau prezente doar atunci când Thomas era conectat la echipamentul din laboratorul lui Bouton. Dar după mai bine de un an de terapie și stimulare a măduvei spinării, Thomas este capabil să facă mai multe - și să simtă mai mult - acasă.
În timpul unei conversații Zoom, Thomas îmi arată cum poate acum să-și ridice brațul fără ajutor.
Forța și mobilitatea sa crescute îi permit să facă lucruri precum să-și mângâie câinele. Și când face asta, spune el, "Pot simți puțin din blană."
