הפיתוח של מכשירים ביוניים "נשלטי מחשבה" התקרב היום עוד צעד עם פרסום א נייר טבע ביוטכנולוגיה מתאר כיצד סטנט זעיר באורך 3 ס"מ המכיל 12 אלקטרודות יכול יום אחד לעזור לאנשים החיים עם פגיעה בחוט השדרה ללכת עם כוח המחשבה.

המכשיר, המכונה "סטנטרוד", מוחדר לווריד הצוואר בצוואר ודוחף את הווריד כלפי מעלה עד שהוא מגיע לקליפת המוח המוטורית, האחראית על פעילות השרירים.

הייתי חלק מצוות של 39 אנשים שמפתח ובודק את המכשיר, ואנחנו מתכננים כעת ניסוי קליני בשנה הבאה בויקטוריה.

איך זה עובד?

מיקומו של הסטנטרוד, לצד הקורטקס המוטורי, מאפשר לו לקבל אותות עצביים שמתניעים תנועה. הוא שולח את האותות האלה ב-12 מיקרו-לידים לתוך ממשק מחשב.

אוניברסיטת מלבורן. מָקוֹר

כאן, האותות מתורגמים למידע שיכול לתמרן כל דבר, החל מאיבר תותב ביוני ועד לשלד חיצוני של הגוף המלא, שלד חיצוני מסוג שנאי.

העבודה מתבססת על מחקר קודם, אשר בשנת 2002 מצא קופים יכולים להזיז סמן מחשב בכוח המחשבה. זה הראה שאפשר תיאורטית לשלוט באיבר ביוני באמצעות מחשבה בלבד.

לאחר מכן, החוקרים השתמשו במכשירי אלקטרודה, כגון מערך אלקטרודות יוטה, והשתל אותם בניתוח ממש מתחת לגולגולת לתוך קליפת המוח בבני אדם. מכשירים אלה הניבו תוצאות מדהימות, כולל יכולת לחולים משותקים להפעיל איבר ביוני מרוחק, מופרד לחלוטין מהגוף, וללגום קפה. מכשירים אלה עדיין מפותחים על ידי חברה בשם BrainGate.

עם זאת, החדרת מכשירים אלה מצריכה ניתוח מוח גדול הנושא סיכונים לזיהום ודחייה חיסונית. מערכי אלקטרודות שהושתלו בניתוח עלולים גם לגרום לדלקת מוחית ולסבול מהידרדרות באיכות האות במשך שישה חודשים עד שנה.

מטרת הסטנטרוד היא להתגבר על בעיות אלו. על ידי ישיבה בתוך כלי הדם של המוח, הסטנטרוד משתלב בדופן כלי הדם, ומגן עליו מפני תאי החיסון של המוח. המחקרים הפרה-קליניים שלנו מראים שהאותות המוחיים שהסטנטרוד קולט למעשה נעשים נקיים וחזקים יותר עם הזמן, ככל שהשילוב של כלי הדם הזה מתרחש.

השלב הבא: השתלת מטופלים

החולים הראשונים שיקבלו את שתלי הסטנטרוד יהיו אנשים שסבלו מפגיעה בעמוד השדרה וסיימו עם קוודריפלגיה.

לפני קבלת השתל יעברו המטופלים סריקת MRI פונקציונלית. הם יתבקשו לדמיין מזיזים את זרועם ימינה ושמאלה, מעלה ומטה, ולדמיין מזיזים את ידם לעבר מטרות על מסך מחשב.

פעולה זו תייצר מפה וירטואלית של הקורטקס המוטורי שאליו יכולים המנתחים לכוון במהלך ניתוח השתלת הסטנטרוד, כדי להבטיח שהמכשיר מונח על האזור המתאים של הקורטקס המוטורי.

אז המוח של המטופל עצמו יתחיל פרדיגמת למידה, הדומה מאוד ללימוד נגינה על כלי, או מיומנות מוטורית חדשה. נוירונים בקורטקס המוטורי יירו בתגובה למחשבה של המטופל, אשר יתורגמו לאחר מכן לתנועה של סמן, איבר ביוני או שלד חיצוני.

בתחילה תנועות אלו יהיו קופצניות, לא מתואמות ויניבו את התוצאה השגויה. אבל באמצעות תהליך של ניסוי וטעייה, התכונות הנוירופלסטיות של המוח יאפשרו לו לחדד את הפעילות העצבית, ולבסוף לאפשר פעילויות מתואמות כמו שתיית קפה, או הליכה בעזרת שלד חיצוני.

שימושים אפשריים נוספים

מערכת כלי הדם המסועפת מאוד של המוח פירושה שהסטנטרוד עשוי להיות מופקד בכלי דם אחרים כדי לטפל במגוון מחלות.

יש לו פוטנציאל לחזות התקפים אפילפטיים, למשל, אם הוא ממוקם באזור המוח שגורם להתקפים. הפעילות העצבית של המוח משתנה בדרכים הניתנות לחיזוי לפני תחילתו של התקף. הסטנטרוד יכול לקלוט את אותות האזהרה המובהקים הללו, ולהתריע למטופל להפסיק כל פעילות שתסכן אותו או אחרים, כגון נהיגה או שחייה.

הסטנטרוד יכול לשמש גם כמכשיר לגירוי עצבי. הטיפולים הנוכחיים במחלת פרקינסון כוללים גירוי מוחי עמוק (DBS) לשחרור הדופמין הנדרש לתנועות חלקות ומתואמות. שימוש בסטנטרוד כממריץ חלופי יקל על סיכונים של השתלת ממריצים עמוק לתוך המוח.

המכשיר יכול גם לסייע לאנשים עם מחלת נוירונים מוטוריים (MND) שנגזלו מהם היכולת לזוז, לדבר, לאכול ולבסוף לנשום. בשלב שבו אנשים מאבדים את היכולת לתקשר, הסטנטרוד יכול לשמש כדי לספק ממשק לאנשים לשלוט במחשב. זה יכול לתת להם חודשים או שנים יקרים שבהם הם יכולים להמשיך לתקשר עם יקיריהם.

הניסויים הקליניים הראשונים של הסטנטרוד מתוכננים לשנת 2017. בתנאי שנראה את התוצאות הצפויות, אנו מקווים שגרסה זמינה מסחרית של הטכנולוגיה תהיה זמינה במחצית הראשונה של שנות ה-2020.

בינתיים, מטרה אחת היא להוסיף אלקטרודות נוספות, מה שמאפשר שליטה עדינה יותר עבור חולים משותקים לא רק ללכת שוב, אלא גם לקבל תנועות אצבע עדינות. האם נוכל לראות יום אחד וירטואוז כינור "משותק"? אנחנו יכולים לנסות.