Първата по рода си технология възстановява движението, усещането на човек с квадриплегия

Комбинирайки мозъчни импланти, AI и електрическа стимулация, екип от изследователи, инженери и хирурзи разработи нова технология за „двоен невронен байпас“, която възстановява движението на ръката и усещането на мъж с квадриплегия. Надяваме се, че технологията ще помогне на други, засегнати от нарушено движение или парализа.

Животът на Кийт Томас се промени на 18 юли 2020 г., когато той се гмурна в басейн, наранявайки прешлените си C4 и C5 и го оставя парализиран от гърдите надолу. Но благодарение на първото по рода си клинично изпитване Томас, който е от Масапекуа, Ню Йорк, вече може да движи ръцете си по желание и да усети как сестра му държи ръката му за първи път от три години.

„Имаше време, в което не знаех дали изобщо ще живея или искам, честно казано“, каза Томас. „И сега усещам докосването на някой, който държи ръката ми. Това е поразително. Единственото нещо, което искам да правя, е да помагам на другите. Това винаги е било нещото, в което съм най-добър. Ако това може да помогне на някого дори повече, отколкото е помогнало на мен някъде надолу по линията, всичко си струва.“

Екип от изследователи, инженери и хирурзи от институтите за медицински изследвания Feinstein на Northwell Health бяха включени във възстановяването на докосването и движението на Томас, използвайки нов подход.

Първо, те използваха функционален магнитен резонанс (fMRI), за да картографират мозъка на Томас, определяйки областите, отговорни за движението на ръката и усещането за допир в ръката му. След това дойде маратонска 15-часова операция на отворен мозък за поставяне на импланти. Това на моменти изискваше Томас да бъде буден, за да може да даде обратна връзка в реално време на хирурзите.

— Защото имахме този на Кийт [fMRI] изображения и той говореше с нас по време на части от операцията си, знаехме точно къде да поставим мозъчните импланти“, каза Ашеш Мехта, един от хирурзите, извършили операцията. „Вмъкнахме два чипа в зоната, отговорна за движението, и още три в частта от мозъка, отговорна за докосването и усещането в пръстите.“

По време на това, което се нарича „терапия, управлявана от мисълта“, двата порта, които сега излизат от главата на Томас, са свързани към компютър. AI чете, интерпретира и превежда мислите му в действие, като формира основата на новия двоен невронен байпас подход.

Когато Томас мисли да стисне ръката си, например, електрическите сигнали, изпратени от мозъка му, се декодират от компютъра, който изпраща сигнали до гъвкави, неинвазивни електроди, поставени върху гръбнака му и мускулите на предмишницата, които карат ръката му да се движи. Сензорите на върха на пръстите и дланта му изпращат информация за допир и натиск обратно към мозъка му, който регистрира информацията като усещане.

„Това е първият път, когато мозъкът, тялото и гръбначният мозък са свързани по електронен път в парализиран човек, за да се възстанови трайното движение и усещане“, каза Чад Бутън, главен изследовател на клиничното изпитване.

Откакто започна изпитанието, силата на ръката на Томас се удвои и той започна да усеща усещания в предмишницата и китката си, дори когато не е свързан към байпасната система.

Матю Либаси / Институтите за медицински изследвания Feinstein на Northwell Health

Подходът с единичен невронен байпас е бил използван преди това с добър ефект. В тези случаи един или повече микрочипове са имплантирани в мозъка, което напълно заобикаля увреждането на гръбначния мозък, докато стимулаторите активират целевите мускули. Подходът обаче работи само когато потребителите остават свързани с компютри, често в лабораторни условия, и не възстановяват движението и усещането в засегнатия крайник.

Надеждата с технологията за двоен невронен байпас е, че тя ще накара мозъка, тялото и гръбначния мозък в крайна сметка да формират нови пътища, научавайки се отново как да комуникират.

„Милиони хора живеят с парализа и загуба на чувствителност, с ограничени налични възможности за подобряване на състоянието им“, каза Кевин Трейси, президент и главен изпълнителен директор на Feinstein Institutes. “Проф. Bouton и неговият екип се ангажират да развиват нови биоелектронни технологии и да откриват нови клинични пътеки за възстановяване на движението и усещането.“

Видеоклипът по-долу, продуциран от Northwell Health, документира участието на Кийт Томас в изпитването с двоен неврален байпас, от операцията до отговора му на технологията.

източник: Институти за медицински изследвания Feinstein в Northwell Health