Dodano: 07 październik 2019r.

Kontrolowany za pomocą myśli egzoszkielet pozwala sparaliżowanemu chodzić

Dzięki kontrolowanemu przez mózg egzoszkieletowi, sparaliżowany od czterech lat Francuz ponownie stanął na nogi. Ważący ponad 60 kilogramów egzoszkielet daje nadzieję sparaliżowanym osobom na odzyskanie możliwości poruszania się.

Kontrolowany za pomocą myśli egzoszkielet pozwala sparaliżowanemu chodzić

 

28-letni Thibault stracił władzę w kończynach na skutek upadku z dużej wysokości. Po wielomiesięcznym treningu i pracy francuskich naukowców mógł ponownie stanąć na nogi. Pomógł mu w tym egzoszkielet oraz wszczepione do mózgu czujniki, dzięki którym mężczyzna mógł sterować urządzeniem.

Naukowcy stojący za opracowaniem urządzenia twierdzą, że choć może ono potencjalnie poprawić jakość życia pacjentów i ich autonomię, to miną jeszcze lata zanim egzoszkielet będzie dostępny na rynku. Potrzeba jeszcze wielu usprawnień i odchudzenia egzoszkieletu, by mniej ważył.

 

Uszkodzenie rdzenia kręgowego na odcinku szyjnym w około 20 proc. przypadków kończy się tetraplegia, czyli paraliżem czterokończynowym. Jest to najcięższy uraz tego rodzaju.

- Mózg wciąż jest w stanie generować polecenia, które normalnie poruszałyby rękami i nogami, ale po prostu nie ma co ich wykonywać - powiedział Alim-Louis Benabid z Université Grenoble Alpes, główny autor badania opublikowanego w „The Lancet Neurology”.

Zespół ekspertów ze szpitala w Grenoble Alpes, firmy biomedycznej Clinatech i centrum badawczego CEA zakwalifikowało Thibault (mężczyzna nie chciał zdradzić nazwiska) do eksperymentalnego programu. Francuzowi wszczepiono dwie elektrody, ale w odróżnieniu od innych tego typu operacji, czujniki umieszczono nie bezpośrednio w mózgu, ale na najbardziej zewnętrznej błonie chroniącej mózg, tzw. oponie twardej.

Badacze zeskanowali także mózg Thibaulta, by móc mapować podczas ćwiczeń, które obszary stają się aktywne, gdy myśli o chodzeniu lub poruszaniu rękami. Ćwiczenia polegały na sterowaniu postaciami w grach wideo za pomocą sygnałów wysyłanych z mózgu. Dopiero potem, gdy Thibault osiągnął zadowalające rezultaty, pozwolono mu przesiąść się do egzoszkieletu.

Implanty wszczepione między mózg, a skórę czaszki, zawierają po 64 elektrody. Są umieszczone po obu stronach głowy Francuza, by wyłapywały sygnały z kory ruchowej. Implanty bezprzewodowo komunikują się z komputerem. Algorytmy sztucznej inteligencji zastosowane w urządzeniu, w ciągu dwóch lat treningów w grach wideo nauczyły się rozpoznawać sygnały wysyłane przez mózg 28-latka, gdy ten próbował przemieścić awatara.

Każdy dekoder przesyła sygnały mózgowe, które są następnie przetwarzane przez algorytm na ruchy, o których myślał pacjent. To ten system wysyła polecenia fizyczne, które wykonuje egzoszkielet.

28-latek przypięty do egzoszkieletu początkowo wykonywał niezdarne ruchy, ale z czasem nauczył się chodzić i na potrzeby nagrania wideo pokazującego postęp prac przeszedł 10 metrów i wykonał serię skomplikowanych ruchów rąk przy użyciu futurystycznej maszyny.

- Czułem się, jakbym był pierwszym człowiekiem na Księżycu – powiedział Thibault. - Nie ruszałem się przez dwa lata i zapomniałem, jak to jest stać – dodał.

Do tej pory wiele badań nad poprawą mobilności sparaliżowanych ludzi koncentrowało się na elektrycznej stymulacji mięśni za pomocą interfejsów maszyna-mózg. Egzoszkielet przyjmuje jednak zupełnie inne podejście, całkowicie omijając ciało.

Podczas prób chodzenia Thibault, który spędził dwa lata w szpitalu, był w stanie aktywować maszynę za pomocą mózgu siedem na dziesięć razy. W testach wykonał 70 proc. poleceń zadanych mu przez badaczy. Jak przyznał, największą trudność sprawiło mu opanowanie ruchów nadgarstków, ze względu na wymaganą większą zręczność.

Dla bezpieczeństwa egzoszkielet był przypięty do sufitu. Ale uczeni pracują nad maszyną, która sama będzie utrzymywać równowagę. - Potrzebujemy większych mocy obliczeniowych. Jeśli pacjent mógłby liczyć na stabilizację egzoszkieletu, chodzenie byłoby dużo łatwiejsze – powiedział Benabid.

Implanty Thibaulta nadal działają po 27 miesiącach od wszczepienia. Naukowcy chcą teraz zaprosić o programu kolejne trzy osoby.

 

Źródło: New Scientist, fot. Clinatec