Naučnici koje podržava EU napreduju u naporima da se osobama sa oštećenim motoričkim funkcijama da više nezavisnosti.
Godine 2009. bivši američki policajac po imenu Ričard Marš doživeo je težak moždani udar koji ga je ostavio potpuno paralizovan, ali svestan – stanje poznato kao sindrom zaključavanja.
Nešto više od četiri meseca kasnije, u svojevrsnom čudu, Marš se oporavio do te mere da je mogao da izađe iz svoje ustanove intenzivne nege.
Većina ljudi sa sindromom zaključavanja, retkim neurološkim poremećajem, nema takvu sreću. Dok su svesni, pacijenti obično ostaju skoro potpuno paralizovani i nesposobni da komuniciraju.
Novi istraživački projekat mogao bi im ponuditi nadu. Pod nazivom INTRECOM, projekat je dobio sredstva od EU kako bi omogućio ljudima sa sindromom zaključavanja da komuniciraju preko implantabilnog interfejsa između mozga i računara.
„Uređaj je u osnovi spreman, ali postoje opsežni testovi koji treba da se urade kako bi se uverili da je bezbedan za trajnu implantaciju“, rekao je profesor Nik Remzi, neuronaučnik sa Univerzitetskog medicinskog centra u Utrehtu u Holandiji. „To je ono što sada radimo.
Ramsei koordinira INTRECOM, koji je počeo u decembru 2022. i traje četiri godine.
Svake godine se širom sveta javlja nekoliko potvrđenih slučajeva sindroma zaključavanja. Uzrokuje ga oštećenje moždanog stabla koje je rezultat moždanog udara ili neuromišićne bolesti kao što je amiotrofična lateralna skleroza ili ALS.
„Mozak i dalje radi sve što bi trebalo da radi, ali signali koje šalje telu ne stižu“, rekao je Remzi.
Uređaj ima tri dela: 128 elektroda postavljenih u mozak, elektroniku koja pojačava prikupljene signale i uređaj koji pakuje informacije i bežično ih prenosi na računar.
Sav ovaj hardver je morao biti minijaturizovan da bi se mogao implantirati.
U suprotnom, žice bi morale da prođu kroz kožu pacijenta i stvorile bi rizik od infekcije „kao autoput za bakterije u mozak“, rekao je Remzi.
Kada se sprovedu bezbednosni testovi, plan je da se uređaj implantira kod dva pacijenta sa ALS. Jedan od njih je u Utrehtu, a drugi u austrijskom gradu Gracu.
Istraživači INTRECOM-a imaju za cilj da sprovedu implantacije 2024. ili početkom 2025. godine.
Tim će se zatim okrenuti softveru: testiranju algoritma veštačke inteligencije za dekodiranje moždanih signala.
Softversko istraživanje će biti izazovno jer, kako nema pacijenata sa 128 implantiranih elektroda, informacije potrebne za kreiranje modela dekodiranja su nedostupne.
„Moraćemo da sprovedemo mnogo eksperimenata prikupljanja podataka da bismo dobili podatke koji su nam potrebni za početak dekodiranja govora“, rekao je Remzi. „Jedan od načina na koji ćemo to uraditi je da pacijent čita u mislima ‘naglas’—jer naravno ne može da govori—iz tekstova koje nudimo.“
Istraživači tada mogu početi da označavaju podatke o mozgu za softver jer će tačno znati šta pacijent pokušava da kaže.
Tim će prvo obučiti sistem da razume nekoliko komandi pacijenata kako bi mogli da biraju slova i izgovaraju reči na ekranu.
Nadamo se da će pacijenti početi da komuniciraju sa svojim porodicama u roku od nekoliko meseci nakon ugradnje implantata.
Krajnji cilj je omogućiti pacijentima da komuniciraju na prirodniji način putem sintisajzera glasa. Istraživači predviđaju da će pacijenti moći da počnu da to rade nakon otprilike godinu dana.
Remzi i njegov tim nameravaju da nakon završetka INTRECOM-a u novembru 2026. nastave novi projekat za implantaciju interfejsa mozak-kompjuter u još 10 ljudi.
Moždani implantati mogu da dekodiraju više od govornih signala i koriste se kod pacijenata koji pate od gubitka motoričke funkcije kao posledica povrede kičmene moždine, koja pogađa oko 750.000 ljudi godišnje.
Kod ovih pacijenata, implantat je deo sistema koji zaobilazi povredu kičme da bi ponovo povezao neuronsku aktivnost sa njihovim udovima kako bi se mogli ponovo koristiti.
Projekat koji finansira EU pod nazivom NEMO BMI pokušava da im olakša život.
Nakon što je njihov interfejs mozak-mašina inicijalno postavljen, takvi pacijenti moraju periodično da se vraćaju u laboratoriju i ponovo kalibrišu sistem.
Oni sede sa asistentom kako bi prilagodili model koji dekodira njihovu moždanu aktivnost dok njihovi udovi ne budu radili šta žele.
NEMO BMI, koji traje tri godine do septembra 2025., ukinuo bi ovaj korak tako što bi se periodična ponovna kalibracija dešavala automatski kad god je to potrebno. Projekat bi takođe ugradio dekodiranje moždanih signala u silicijumski čip za autonomnu upotrebu kod kuće.
„Možda ćemo jednog dana preći sa nadgledanih ponovnih kalibracija modela dekodiranja na autonomno ažuriranje“, rekla je dr Tetiana Aksenova, koordinatorka projekta i neuroinženjer u istraživačkom institutu CEA Grenoble u Francuskoj.
NEMO BMI je nastavak rada započetog u okviru kliničkog ispitivanja na vraćanju mobilnosti kod ljudi sa povredom kičmene moždine pomoću interfejsa mozak-mašina.
U maju 2023., istraživački tim uključen u ovo ispitivanje prijavio je da je omogućio tetraplegičaru iz Holandije da ponovo stoji i hoda.
Tim je to učinio tako što je obnovio komunikaciju između njegovog mozga i kičmene moždine, koji su oštećeni u saobraćajnoj nesreći 2011. godine.
Naučnici su koristili „digitalni most“ koji je povezao neuronsku aktivnost otkrivenu moždanim implantom sa elektrodama koje su stimulisale nerve u kičmi čoveka.
Kada pacijent pokuša da pomeri noge, njegovi mišići sada reaguju na način na koji on namerava.
Sa svoje strane, istraživači NEMO BMI nastoje da otkriju mogući signal koji pokazuje „da li akcija odgovara nameri pacijenta“, rekla je Aksenova.
Koristeći takvu moždanu signalizaciju, njihov sistem bi utvrdio da li su pacijenti zadovoljni svojom motoričkom kontrolom i, ako nisu, ponovo kalibrirao uređaj koji dekodira signal po potrebi.
NEMO BMI tim radi sa tri pacijenta. U preliminarnoj studiji, kod jednog od njih je identifikovan zadovoljavajući signal.
„Sada pokušavamo da generalizujemo ovaj pristup na naša tri pacijenta u različitim scenarijima“, rekla je Aksenova.
Pošto je NEMO BMI prošao samo jednu trećinu puta i mnogo pitanja i dalje bez odgovora, ona je oprezno optimistična u pogledu većeg napretka tokom preostale dve godine projekta.
