Inteligența artificială și implanturile cerebrale au ajutat un bărbat paralizat să își miște din nou mâna

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google Urmărește-ne pe Google News

Un sistem experimental care combină implanturi cerebrale, inteligență artificială și stimularea electrică a măduvei spinării a permis unui bărbat cu tetraplegie completă să își miște din nou mâna și să perceapă atingerea. Cu ajutorul tehnologiei, acesta a reușit să mănânce și să bea fără ajutor, iar unele dintre îmbunătățiri s-au menținut chiar și după oprirea stimulării. Rezultatele studiului clinic, desfășurat timp de peste trei ani, au fost publicate în revista Nature Medicine.

O tehnologie care încearcă să refacă legăturile dintre creier și corp

Leziunile severe ale măduvei spinării întrerup transmiterea semnalelor dintre creier și restul corpului. În peste jumătate dintre cazuri, pacienții rămân paralizați atât la nivelul brațelor, cât și al picioarelor și își pierd autonomia în activitățile de zi cu zi, precum alimentația, îmbrăcarea sau igiena.

Interfețele creier-computer dezvoltate până acum au permis controlul unor dispozitive externe sau stimularea mușchilor pentru realizarea unor mișcări. Totuși, acestea nu au reușit să restabilească simultan mișcarea propriei mâini și senzația de atingere, iar efectele apăreau doar cât timp sistemul era activ.

Cercetătorii de la Feinstein Institutes for Medical Research din Statele Unite au dezvoltat un sistem neuroprotetic denumit „dublu bypass neuronal”, care conectează activitatea creierului cu măduva spinării, mușchii mâinii și zona cerebrală responsabilă de procesarea senzației de atingere.

Tehnologia a fost prezentată pentru prima dată în 2023, când a reprezentat o premieră mondială prin restabilirea simultană a mișcării și a sensibilității tactile. Acum au fost publicate rezultatele complete ale studiului clinic.

Cum a fost realizat studiul

La cercetare a participat un bărbat de 42 de ani cu tetraplegie completă, rămas paralizat după ce a suferit o leziune severă a măduvei spinării în urma unei sărituri într-o piscină. Leziunea afecta funcția motorie de la nivelul vertebrei cervicale C5 și sensibilitatea de la nivelul C4.

La începutul studiului, participantul putea ridica foarte puțin brațele de pe suporturile scaunului rulant, însă nu își putea duce mâinile la față, nu putea ține obiecte și nu simțea atingerea la nivelul mâinilor și încheieturilor.

În cadrul unei intervenții neurochirurgicale care a durat aproximativ 15 ore, medicii au implantat cinci rețele de microelectrozi în creier. Două au fost plasate în cortexul motor, responsabil de controlul mișcărilor, iar alte trei în cortexul somatosenzorial, regiunea care procesează informațiile tactile.

Inteligența artificială a transformat intenția în mișcare

Activitatea cerebrală a fost analizată cu ajutorul unor algoritmi de inteligență artificială, care au identificat intențiile de mișcare cu o acuratețe de până la 84,6%, performanță care s-a menținut timp de cinci luni fără recalibrarea algoritmilor.

Sursa foto: AI

Semnalele au fost transformate în impulsuri electrice trimise către măduva spinării și mușchii antebrațului, astfel încât intenția de a deschide sau închide mâna să fie transpusă în mișcare.

Pentru restabilirea senzației de atingere, cercetătorii au montat senzori de presiune în palmă și într-o orteză special realizată pentru mâna dreaptă. Informațiile colectate au fost transmise către cortexul somatosenzorial prin stimulare electrică, iar participantul a putut percepe momentul în care atingea sau prindea un obiect.

A reușit să bea singur și să ridice o coajă de ou fără să o vadă

În prima etapă, stimularea măduvei spinării a îmbunătățit forța brațelor. După aproximativ 35 de săptămâni, forța brațului drept crescuse cu 86%, iar cea a brațului stâng cu 62% față de valorile inițiale, ceea ce i-a permis participantului să își ducă ambele mâini la față.

Pentru controlul degetelor și al mișcărilor fine a fost necesar întregul sistem neuroprotetic.

Cu ajutorul implanturilor cerebrale, al stimulării musculare și al ortezei, bărbatul a reușit să deschidă și să închidă mâna dreaptă, să ridice o cană și să bea singur, să își ducă mâncarea la gură și să controleze forța cu care prindea obiecte fragile.

Într-un test, cercetătorii i-au acoperit vederea și i-au cerut să ridice o coajă goală de ou. Un algoritm de inteligență artificială a ajustat în timp real forța de prindere, astfel încât obiectul să nu fie nici scăpat, nici spart. Cu algoritmul activ, forța a fost menținută în limitele stabilite în 87% dintre încercări, comparativ cu doar 27% atunci când acesta nu era utilizat.

Unele efecte au continuat și după oprirea stimulării

Pe lângă îmbunătățirea mișcării, cercetătorii au observat și o recuperare parțială a sensibilității la nivelul încheieturii mâinii. Aceasta s-a menținut mai bine de două luni după oprirea intervenției.

Potrivit autorilor, rezultatul sugerează că stimularea repetată ar putea favoriza neuroplasticitatea, capacitatea sistemului nervos de a forma sau consolida noi conexiuni neuronale.

„Nu urmărim doar să ocolim leziunea, ci să ajutăm sistemul nervos să își refacă legăturile”, a explicat Chad Bouton, specialist în inginerie biomedicală și profesor la Institutul de Medicină Bioelectronică din cadrul Feinstein Institutes, autorul corespondent al studiului.

Rezultatele trebuie confirmate în studii mai ample

Autorii arată că rezultatele trebuie interpretate cu prudență. Studiul a inclus un singur participant, iar tehnologia necesită implanturi cerebrale, echipamente complexe și personal specializat, nefiind disponibilă în prezent pentru utilizarea medicală curentă.

Echipa intenționează să testeze sistemul pe mai multe persoane cu diferite tipuri de leziuni ale măduvei spinării și să evalueze dacă beneficiile pot fi reproduse și dacă tehnologia poate fi simplificată pentru utilizare în afara centrelor de cercetare.