Hiánypótló kortárs természettudományos ismeretterjesztő cikkek magyarul

Derült Égből Tudomány

A gemkapocsméretű agyimplanton át gondolattal lesz irányítható az exoszkeleton

Az eddig birkákon, 2017-től embereken próbálandó eljárás invazív sem lesz

2016. március 02. - Bodóné Hofecker Zsuzsanna

birka.jpg

Forrás: Wikimedia Commons, George Gastin saját munkája, a képet szerkesztettem.

A protetika mára nagyon messzire jutott a kalózos faláb-kampókéz technológiától. Nanotechnológiai fejlesztésekkel például sikerült mesterséges bőrt előállítani, amely révén az amputált személyek a művégtagjaikon is tapinthatnak (magyar nyelvű cikk). Az idegsebészet nem olyan rég azt is lehetővé tette, hogy műkezeket kössenek közvetlenül a test idegrendszerére (magyar nyelvű cikk). A Nature Biotechnology egy tanulmányában pedig nemrégiben egy gemkapocsméretű agyimplantátumot mutattak be, amely egy egész exoszkeleton irányására képes lehet egy interfészen keresztül, mégpedig pusztán a páciens gondolata által vezérelve.

Az ausztrál kutatók által kifejlesztett aprócska „bionikus gerincvelőt” agyi erekbe lehet behelyezni, onnan olvassa a neuronhálózat elektromos hullámait. A mintát a miniatűr szerkezet képes továbbítani egy exoszkeleton, bionikus végtagok vagy egy kerekesszék számára. A bénulással küzdő betegek a motoros kéreg öntudatlan „gondolatainak” segítségével irányíthatják a rendszert, és nyerhetik vissza mozgásukat.

snap.png
Forrás: University of Melbourne, Pursuit

Az új eszközt forradalmian egyszerű és szinte veszélytelen a testbe implantálni. A mindössze 3 centiméter hosszú és néhány milliméter átmérőjű, vagyis nagyjából egy gemkapocs méreteivel bíró, filigrán szerkezetet angiográfiás módszerrel juttatják a szervezetbe. Egy, a nyak hátsó oldalán ejtett piciny vágáson át katéterrel vezetik be a megfelelő agyi véredénybe. Amikor elérik a motoros kérget, ahonnan az akaratlagos izommozgások irányításáért felelős impulzusok indulnak, a magától szétnyíló és az érfalra simuló szerkezetet eleresztik, és a katétert eltávolítják. A teljes procedúra nem hosszabb néhány óránál.

„Megalkottuk a világ egyetlen, minimálisan invazív eszközét, amelyet egy egynapos eljárás során az agyban egy véredénybe ültetünk be, és ezáltal kiküszöböljük a nyitott agyműtéttel járó magas kockázatokat.” – mondta Thomas Oxley, neurológus, a kutatás vezetője, Royal Melbourne Kórház és Melbourne-i Egyetem. „Ezt a műveletet rutinszerűen végzik a Royal Melbourne-ben vérrögök eltávolítása céljából” – tette hozzá Nicholas Opie, a csapat egy másik tagja a Melbourne-i Egyetemről. – „A mi eszközünknél annyi a különbség, hogy most behelyezünk valamit, és ott is hagyjuk.”

A szerkezet hálószerű struktúráját egy űrtechnológiás biokompatibilis fémből, nitinolból állítják elő. Ha a bionikus egység beültetésre került, a külsején lévő apró elektródák hozzátapadnak a véna falához, és elkezdik venni a motoros kéreg elektromos jeleit. E jeleket aztán az elektródasor egy másik eszközhöz továbbítja a páciens vállán, amely azokat lefordítja utasításokra a kerekesszék, exoszkeleton, művégtag vagy számítógép számára.

ekso_bionics_flickr.jpg

Forrás: Flickr – Ekso Bionics

A betegnek eleinte fogalma sem lesz arról, hogyan irányítsa a külső eszközöket, ám a kutatók szerint gyakorlással és a bionikus végtagok és egyéb felszerelések mozgatására irányuló tudatos gondolatokkal a vezérlés hónapok múltán öntudatlanná, második természetté tehető.

A legtöbb hasonló eljárás invazív sebészeti beavatkozást kíván meg. Az egyik a koponya egy darabjának eltávolításával, azaz kraniotómiával jár, amely a fertőzés veszélyét, vérzést és egyéb kockázatokat hordoz magában. A másik ismert procedúra folyamán több ezer elektródát rögzítenek közvetlenül az agyszövethez, azonban a vevőfejeket a szervezet legfeljebb egy év után elkezdi kilökni, és hegesedés keletkezik a helyükön.

Professzor Terry O’Bien a Royal Melbourne Kórházból ezen új sztentróda (sztent+elektróda) kifejlesztését a bionika szent gráljának nevezte. „Az, hogy olyan eszközt tudtunk létrehozni, amely hosszú távon képes venni az agyhullámokat anélkül, hogy károsítaná az agyat, elképesztő előrelépés a modern orvostudomány számára” – fejtette ki.

 

mary_harrsch_flickr.jpg

Forrás: Flickr – Mary Harrsch

A szerkezet a birkákon végzett sikeres preklinikai vizsgálatokon van jelenleg túl. Az állatok közvetlen a beavatkozás után és 190 nap múlva is jó egészségnek örvendtek, az eszköz pedig egyre erősebben fogta az agyi aktvitás jeleit, ahogy beágyazódott az érfalba, kilenc nap után elérve azt a szintet, amelyet a közvetlenül kapcsolt vevők is produkálnak. Vérrögképződésnek semmilyen jele nem mutatkozott az elektródasor körül.

Az emberkísérleteket jövőre tervezik elindítani, egyelőre három alannyal. Pozitív eredmény esetén a sztentróda, avagy bionikus gerincvelő, avagy a bionika szent grálja 5-7 év múlva kerülhet kereskedelmi forgalomba.

A technológia máris új felhasználási módokat is ihletett. Prof. David Grayden (Melbourne-i Egyetem, Mérnöki Kar) felvetette, hogy a szintén a kutatás intézményeiben fejlesztett bionikus szem projektjében is felhasználják azt, ezúttal nem jelvevőként, hanem -adóként.

A kutatás a Melbourne-i Egyetem, a Royal Melbourne Kórház és a Florey Intézet közös projektje.

Kövesd a blogot a Facebookon, hogy még több érdekes, eddig magyarul nem olvasható tudományos hírről értesülj! A tudomány letaglóz, derült égből tudomány! 

Források:

http://www.sciencealert.com/this-mind-controlled-bionic-spine-could-see-paralysed-patients-walk-again

https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/moving-with-the-power-of-thought

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160208124241.htm

http://www.iflscience.com/brain/paperclip-sized-brain-implant-might-lead-thought-controlled-exoskeletons

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20197598

https://www.theguardian.com/science/2016/feb/08/bionic-spine-could-enable-paralysed-patients-to-walk-using-subconscious-thought

 

Az eredeti tanulmány:

http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.3428.html

A bejegyzés trackback címe:

https://derultegboltudomany.blog.hu/api/trackback/id/tr308433824

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.