Sučelje mozak-kičmena moždina

 

U toku rata, majka moje dvije prijateljice, teta-Senada, ranjena je u kičmu i ostala je nepokretna. Danas, Senada živi u Australiji, ima prilično kvalitetan život, ali je prikovana za invalidska kolica. Međutim, istraživanje Grégoire Courtine sa École polytechnique fédérale de Lausanneiz Švajcarske nudi novu nadu za Senadu i ljude poput nje. Naročito za djecu koja su zadobila povrede kičme.
 
Švajcarsko-kineski tim od dvadesetak naučnika, predvođen profesoricom Grégoire Courtine,objavio je 9. novembra 2016. vrlo zanimljiv rad u časopisu Nature. Rad, pod nazivom  “A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates” opisuje kako je ovaj tim uspio premostiti spinalnu povredu kod makaki rezus majmuna pomoću specijalnog bežičnog uređaja. 23. juni 2015. će ostati bitan datum u istoriji nauke – to je, naime, datum kada je jedan primat pomoću sučelja mozak-kičmena moždina prohodao uprkos povredi kičme. 
 
Sučelje mozak-kičmena moždina je neuroprotetski uređaj koji premoštava povredu i prenosi impuls na dijelove tijela koji se nalaze niže od povrede. Sučelje dekodira signal iz mozga i prenosi informaciju o naredbi za pokret udova ispod mjesta lezije kičmene moždine preko elektroda koje stimuliraju nervne puteve aktivacije udova prilikom prirodnog kretanja.

 
Sučelje mozak-kičmena moždina, korišteno u istraživanju, izvor: EPFL


Voljne radnje, kakvo je kretanje, ovise o “naredbi” iz mozga i to iz motornog korteksa. Suštinski, ta “naredba” je promjena u polarizaciji nervne stanice, koja se prenosi duž aksona nervne stanice na idući neuron. Polarizacije i depolarizacije stanične membrane su zapravo privremene promjene u koncentraciji jona kalijuma i natrijuma. I kalijum i natrijum tvore katione, pozitivno naelektrisane jone, međutim, postoji mala razlika potencijala između ovih jona, a ta razlika daje električni impuls. Dakle, nervni signal ima električnu prirodu.
 
Spomenuto sučelje radi tako što bežično šalje impuls od nekoliko volti na precizno određene dijelove moždine ispod lezije, aktivirajući specifične motorne neurone koji prenesu “naredbu” odgovarajućim mišićima. Ukoliko su ove mreže neurona intaktne, moguće je obnoviti lokomociju, uprkos postojanju lezije. Mikroelektrode implantirane u motorni korteks registruju električne signale u mozgu te šalju podatke u kompjuter. Kompjuter dekodira ove signale i u stvarnom vremenu šalje ove podatke generatoru pulsa, a onda se bežičnim impulsima aktivira spinalni implantat, smješten ispod lezije, a koji stimulira grupe neurona da pošalju signal u mišiće. Makakiji koji su učestvovali u eksperimentu su vratili sposobnost voljnog upravljanja donjim ekstremititetima odmah po oporavljanju od hirurške intervencije. 

 
Kako funkcioniše sučelje, izvor EPFL
 
 
Profesorica Courtine je bila primorana sarađivati sa jednom pekinškom laboratorijom na ovom istraživanju, jer su u Kini istraživanja na primatima manje restriktivna. Iako je u radu spomenuto da su ispitivani majmuni držani u propisnim uslovima (“Experiments were approved by the Institutional Animal Care and Use Committee of Bordeaux (CE50, France) under the license number 50120102-A and performed in accordance with the European Union directive of 22 September 2010 (2010/63/EU) on the protection of animals used for scientific purposes in an AAALAC-accredited facility (Chinese Academy of Science, Beijing, China). Nine healthy male rhesus monkeys (Macaca mulatta, China; ) aged between 4 and 9 years old, and weighing between 4.3 kg and 8.4 kg (6.5 ± 0.5 kg) were housed individually in cages designed according to European guidelines (2 m × 1.6 m × 1.26 m). Environmental enrichment included toys and soothing music. All the monkeys are included in the manuscript. Only two monkeys received a spinal cord injury.”) iz rada se može zaključiti da su kod dva majmuna izazvane lezije kičmene moždine. Nažalost, ovakve stvari su brutalne i izazivaju bijes javnosti, ali također su potrebne da bi se došlo do nečega važnog.
 
Isti tim trenutno radi na studiji izvodljivosti ove procedure kod ljudi. Prije nekoliko mjeseci slično sučelje i usadak su omogućili paraliziranom čovjeku da pomjera ruku, dok su na Univerzitetu Pittsburgh uspjeli paraliziranom čovjeku djelimično vratiti čulo dodira.