Premieră în lumea medicală. Cercetătorii au folosit inteligenţa artificială pentru a ajuta un bărbat paralizat să se mişte din nou

O echipă de cercetători din New York a reuşit, în cadrul unui studiu clinic în premieră, să implanteze microcipuri în creierul unui bărbat care trăieşte cu paralizie şi a dezvoltat algoritmi de inteligenţă artificială (AI) pentru a-i re-conecta creierul cu corpul şi măduva spinării. Această dublă derivaţie neuronală formează o punte electronică care permite ca informaţiile să circule din nou între corpul şi creierul paralizat al bărbatului pentru a restabili mişcarea şi senzaţiile la mână, cu beneficii de durată în braţul şi încheietura mâinii sale, în afara laboratorului, transmite News.ro.

• Program Noaptea Muzeelor 2024, sâmbătă 18 mai. Până la ce oră pot fi vizitate expoziţiile din Bucureşti şi ţară

Echipa, care a cuprins cercetători în domeniul medicinei bioelectronice şi chirurgi de la Institutele de cercetări medicale Feinstein, a dezvăluit progresele revoluţionare ale participantului la studiu la patru luni după o operaţie pe creier deschis de 15 ore, care a avut loc pe 9 martie, la spitalul universitar North Shore (NSUH).

"Este pentru prima dată când creierul, corpul şi măduva spinării au fost conectate electronic la un om paralizat pentru a restabili mişcările şi senzaţiile de durată", a declarat Chad Bouton, profesor în cadrul Institutului de medicină bioelectronică de la Institutele Feinstein, dezvoltator al tehnologiei şi cercetător principal al studiului clinic. "Atunci când pacientul se gândeşte la mişcarea braţului sau a mâinii, îi ‘supraîncărcăm’ măduva spinării şi îi stimulăm creierul şi muşchii pentru a ajuta la refacerea conexiunilor, şi a oferi feedback senzorial care promovează recuperarea. Acest tip de terapie bazată pe gânduri este revoluţionară. Scopul nostru este de a folosi această tehnologie într-o zi pentru a le oferi persoanelor care trăiesc cu paralizie capacitatea de a trăi o viaţă mai completă şi mai independentă", a adăugat cercetătorul.

Paralizat de la piept în jos, Keith Thomas, în vârstă de 45 de ani, din Massapequa, New York, este primul om care a beneficiat această tehnologie. În timpul apogeului pandemiei, la 18 iulie 2020, un accident de scufundare i-a provocat lui Thomas leziuni la nivelul vertebrelor C4 şi C5 din coloana vertebrală, lăsându-l incapabil să se mişte şi să simtă, de la piept în jos.

"A fost o perioadă în care nu ştiam dacă voi mai trăi sau dacă voiam să trăiesc, sincer. Iar acum, pot simţi atingerea cuiva care mă ţine de mână. Este copleşitor", a declarat Thomas.

Peste o sută de milioane de persoane din întreaga lume trăiesc cu o formă de afectare a mişcărilor sau paralizie. Acest studiu clinic urmăreşte să restabilească mişcarea fizică de durată – în afara laboratorului de cercetare – şi să restabilească simţul tactil. Cercetătorii şi clinicienii de la Institutele Feinstein, au petrecut luni de zile cartografiind creierul lui Thomas cu ajutorul RMN-urilor funcţionale pentru a ajuta la identificarea zonelor responsabile atât pentru mişcarea braţului, cât şi pentru senzaţia de atingere a mâinii sale.

Înarmaţi cu aceste informaţii, chirurgii au efectuat o intervenţie chirurgicală de 15 ore la NSUH, în timpul căreia participantul la studiu a fost treaz şi a oferit chirurgilor feedback în timp real. Pe măsură ce aceştia sondau porţiuni de pe suprafaţa creierului său, Thomas le spunea ce senzaţii simţea la nivelul mâinilor.

"Pentru că aveam imaginile lui Keith, iar el vorbea cu noi în timpul unor părţi ale operaţiei, am ştiut exact unde să plasăm implanturile cerebrale", a declarat dr. Ashesh Mehta, profesor la Institutul de medicină bioelectronică de la Institutele Feinstein, şi chirurgul care a efectuat implantul cerebral.

Cum s-a desfăşurat procedura?

Pacientului i-au fost inserate două cipuri în zona responsabilă de mişcare, şi alte trei în partea creierului responsabilă de atingere şi de simţul tactil al degetelor. Înapoi în laborator, prin două porturi care ies din capul lui Thomas, acesta se conectează la un computer care foloseşte inteligenţa artificială pentru a citi, interpreta şi traduce gândurile sale în acţiuni, cunoscută sub numele de terapie bazată pe gândire şi care reprezintă fundamentul abordării cu dublu bypass neuronal.

Bypassul începe cu intenţiile lui Thomas (de exemplu, acesta se gândeşte să îşi strângă mâna), care trimite semnale electrice de la implantul său cerebral la un computer. Calculatorul trimite apoi semnale către plasturi de electrozi foarte flexibili, neinvazivi, care sunt plasaţi pe coloana vertebrală şi pe muşchii mâinii, localizaţi în antebraţ, pentru a stimula şi promova funcţia şi recuperarea.

Senzorii minusculi din vârful degetelor şi din palmă trimit informaţii despre atingere şi presiune către zona senzorială a creierului pentru a restabili senzaţiile. Această punte electronică cu două braţe formează un nou bypass neuronal dublu, menit să restabilească atât mişcarea, cât şi simţul tactil. În laborator, Thomas îşi poate acum mişca braţele în voie şi poate simţi atingerea surorii sale atunci când aceasta îi ţine mâna. Aceasta este prima dată când simte ceva în cei trei ani de la accident.

Primele rezultate

În mod remarcabil, cercetătorii spun că Thomas începe deja să vadă o oarecare recuperare naturală a leziunilor sale datorită acestei noi abordări, care ar putea inversa definitiv o parte din daune. Forţa braţului său este mai mult decât dublă de la înscrierea în studiu şi începe să experimenteze noi senzaţii în antebraţ şi încheietura mâinii, chiar şi atunci când sistemul este oprit. Cercetările anterioare ale profesorului Bouton şi ale altor grupuri au folosit un singur bypass neuronal pentru a ajuta oamenii să îşi mişte din nou membrele paralizate cu ajutorul gândurilor.

În aceste cazuri, medicii au implantat unul sau mai multe microcipuri în creier care au ocolit complet leziunea măduvei spinării şi au folosit stimulatoare pentru a activa muşchii ţintă. Această abordare a funcţionat doar în timp ce participanţii erau conectaţi la computere, adesea disponibile doar în laboratoare, şi nu a restabilit mişcarea şi senzaţia în membrul real, care să promoveze în acelaşi timp plasticitatea pentru o recuperare naturală de lungă durată. Speranţa este însă că creierul, corpul şi măduva spinării vor reînvăţa cum să comunice, iar noi căi vor fi create la locul leziunii datorită dublului bypass neuronal, similar cu modul în care un rinichi se poate regenera pentru a depăşi o traumă sau o boală.

O descoperire similară privind implanturile cerebrale a fost anunţată de către cercetătorii elveţieni, în luna mai. Un bărbat paralizat din Olanda a reuşit să meargă doar prin simpla formulare a gândului mişcării, datorită unui sistem de implanturi inteligente care i-au reconectat creierul şi măduva spinării. Implanturile îl ajută să-şi mişte singur picioarele, după ce a rămas paralizat în scaunul cu rotile în urma unui accident petrecut în urmă cu peste 10 ani.