Zkratka proti ochrnutí

Když máme pohnout palcem ruky, musí k tomu vydat povel neurony v příslušném mozkovém centru. Nervový vzruch přejde z mozku do míchy, odtud putuje přes nervy až do paže, ruky a nakonec do příslušného svalu palce. Pokud je dráha pro signál v kterémkoli místě přerušena, zůstane povel mozku bez konečné odezvy.

Mozková centra nezapomínají, jak řídit pohyb těla a jeho částí, ani dlouho po ochrnutí. Mozek stále umí chodit, psát nebo jezdit na kole. Ale nedokáže už přimět svaly, aby ho poslechly. Vědci se snaží signály z mozku ochrnutých lidí zachytit a využít je k obnově ztracených schopností. Není to jednoduché. Aktivitu neuronů řídicího centra snímají desítky nebo stovky elektrod. Zachycený komplikovaný signál dekóduje počítač a ten pak vystupuje jako prostředník mezi ochrnutým člověkem a výkonným zařízením.

Pouhým pomyšlením pak může člověk pohybovat kurzorem na monitoru počítače, zapínat a vypínat elektrické spotřebiče nebo ovládat jednoduchou robotickou ruku. Tým amerických vědců z University of Washington v Seattlu vedený Chetem Moritzem vyvinul podstatně jednodušší systém, s jehož pomocí lze ovládat přímo svaly ochrnuté končetiny.

Moritz voperoval dvojici makaků do hlavy systém tvořený tuctem elektrod a umístil je k mozkovému centru pro řízení pohybu ruky. Elektrody se mohou pohybovat těsně nad mozkem a snímat aktivitu jednotlivých neuronů. Systém si sám najde neuron, který ve sledované oblasti podává největší výkon.

Zachycený podnět z „nejpilnější“ nervové buňky je poslán do svalu, jehož pohyb má sledovaný neuron na starosti. Signál v tomto případě obchází většinu mozku, míchu a podstatnou část nervu v paži. Zkratkou, kterou mu nabídli vědci, spěchá z řídícího neuronu přímo do výkonného svalu.

Při testech elektronického „obchvatu“ pro nervový podnět vědci dočasně přerušili opicím přenos signálů mezi mozkem a rukou injekcí anestetik. Vznikla podobná situace, jako kdyby byla mícha přerušena natrvalo.

Nadějný obchvat
Výsledky zveřejněné vědeckým týdeníkem Nature vypadají jako malý zázrak. Opice dokázaly díky elektronickému „obchvatu“ ochromenou rukou pohybovat. Na elektrody si rychle zvykly. I přes to vědci varují, že zařízení rozhodně nedělí od zavedení do praxe jen krůček. „Na klinické zkoušky zařízení u prvních lidských pacientů si musíme ještě několik let počkat,“ říká Chet Moritz v rozhovoru pro Nature.

Systém se ještě nezbavil některých dětských nemocí. Je například obtížné upevnit soustavu elektrod v mozku tak, aby se nehnula z požadovaného místa ani při prudkých pohybech. U opic se daří zajistit fungování elektrod většinou jen na čtyři týdny.  Systém zatím zvládá pouze jednoduché pohyby. U ochrnutých lidí je zapotřebí uvést do vzájemně zharmonizované akce celé svalové skupiny a to je neskonale složitější úkol.

Příslibem do budoucna je výrazné zjednodušení, jež přivedlo zavedení samonaváděcí pohyblivé soustavy elektrod. Odpadá složité dekódování komplikovaných signálů a to dovoluje celé zařízení miniaturizovat. Moritz používal u makaků čip, který i s bateriemi nebyl větší než mobilní telefon. V budoucnu by se mohli ochrnutí lidé pohybovat díky zařízení, které by nosili v kapse nebo by je měli voperované pod kůží.