Naukowcy od wielu lat pracują nad interfejsami mózg-maszyna umożliwiającymi neuronalną kontrolę nad protezami kończyn. Amerykanie wprowadzili te badania na nowy, dużo wyższy poziom. Udało im się bowiem opracować strategię, która otwiera nowe możliwości poprawy jakości życia osób sparaliżowanych. Strategia ta oparta jest na wykorzystaniu zasady odbiornik-transformator-efektor, a jej zastosowanie ma umożliwić sterowanie za pomocą myśli własnymi, sparaliżowanymi kończynami, a nie jak do tej pory sztucznymi protezami.

Pierwszym elementem strategii opracowanej przez naukowców z Cornell University jest interfejs dekodujący wysyłane przez mózg w postaci impulsów nerwowych sygnały. Badania dowiodły bowiem, że również u osób sparaliżowanych, kiedy te wyobrażą sobie lub zaplanują ruch, którego w rzeczywistości nie są w stanie wykonać, dochodzi do aktywacji neuronów w rejonach mózgu odpowiedzialnych za ten właśnie ruch. Zaprojektowanie odpowiedniego urządzenia umożliwiło zatem ‘odszyfrowanie’ wysyłanych sygnałów, które teraz już nie są jedynie falami depolaryzacji przemieszczającymi się wzdłuż komórek nerwowych, ale konkretną informacją, np. ‘zgięcie nogi w kolanie’. Interfejs jest bowiem oparty na zbiorze algorytmów dekodowania w czasie rzeczywistym, które przetwarzają sygnały nerwowe dzięki przewidywaniu docelowych ruchów.

Posiadanie takiej informacji nie wnosi jednak zupełnie nic w dziedzinie poprawy funkcjonowania osób sparaliżowanych, więc skąd taki rozgłos wynalazku? Kluczowym elementem jest drugi etap pomysłu amerykańskich naukowców. Fragmentem efektorowym nie jest bowiem proteza kończyny, ale proteza rdzenia kręgowego. Idea wydaje się zatem banalnie prosta: odszyfrowujemy sygnał z mózgu, wysyłamy go do implantu w rdzeniu kręgowym, a ten powoduje pożądany ruch sparaliżowanej kończyny pacjenta. Wykonanie całości nie jest już tak łatwe – wszczepienie czujników w odpowiednie rejony mózgu oraz protezy rdzenia kręgowego reagującej na wysyłane sygnały są skomplikowane, ale przynoszą efekty.

A efekty te są nadspodziewanie dobre. Badania przeprowadzone na sparaliżowanych myszach wykazały, że impulsy nerwowe powstające w mózgu jednego gryzonia mogą kontrolować ruch kończyn drugiego przez pobudzanie impulsami elektrycznymi jego rdzenia kręgowego. Wykorzystanie do badania dwóch osobników umożliwiło stworzenie modelu nie fałszującego w żaden sposób wyników, ponieważ wykluczono jakiekolwiek fizjologiczne powiązania między mózgiem wysyłającym sygnał, a kończynami wykonującymi zamierzony ruch.

Autorzy wynalazku przyznają, że problem zaprojektowania interfejsu mózg-maszyna polega głównie na tym, że nie tylko trzeba odszyfrować sygnał wysyłany przez mózg, ale przede wszystkim odpowiednio pobudzić rdzeń kręgowy, żeby chęć zgięcia nogi nie skończyła się machaniem stopami.

Najbliższe plany naukowców przewidują dynamiczną pracę nad rozwojem bardziej skomplikowanych interfejsów mózg-maszyna skupiając się tym samym głównie na doborze parametrów pobudzających rdzeń kręgowy zależnie od pożądanego ruchu. Celem jest opracowanie rozwiązań umożliwiających wykonywanie nawet dość skomplikowanych ruchów przez sparaliżowanych pacjentów. Nam pozostaje oczekiwać na wyniki tych prac i mimo, iż urodzeni przywódcy sugerujący się tytułem artykułu mogli poczuć się lekko zawiedzeni, że nie opisałam sposobu całkowitego zapanowania nad ludzkim ciałem, to liczę na wybaczenie i z optymizmem patrzę w przyszłość myśląc o możliwości poprawy jakości życia osób dotkniętych paraliżem.