Neuroveda a inovatívne technológie
Ak má niekto rád sci-fi, tak práve teraz sa niektoré veci stávajú realitou. Totiž to spoločnosť Neuralink, ktorá patrí medzi 5 top spoločností sveta v oblasti neuroscience, vyvinula zariadenie, ktoré môže pomôcť ľuďom s neurologickými poruchami žiť plnohodnotný život bez medikácie. Zariadenie sa volá BCI (Brain computer interface) a cieľom je, aby človek s neurologickou poruchou bol autonómny.
Prvá indikácia, na ktorú sa štúdia zameriava je kvadruplégia v dôsledku poranenia miechy a amyotrofická laterálna skleróza. Zariadenie BCI sa snaží obnoviť autonómiu ľudí s týmito poruchami. Súčasná verzia zariadenia – implantát N1 – je intrakortikálny implantát BCI určený na zaznamenávanie nervovej aktivity prostredníctvom 1 024 elektród distribuovaných v 64 flexibilných vodičoch alebo "vláknach", z ktorých každé je tenšie ako ľudský vlas a môže byť umiestnené nezávisle v mozgu.
Zatiaľ čo tenká a flexibilná štruktúra nití je navrhnutá tak, aby znížila riziko nežiadúcich účinkov u účastníkov a zvýšila užitočnosť zariadenia, tiež sú vlákna veľmi citlivé na ručnú manipuláciu. Preto spoločnosť postavila chirurgického robota – robota R1 – navrhnutého tak, aby spoľahlivo a efektívne vkladal závity do cortexu a aby mohli byť elektródy umiestnené v blízkosti požadovaných neurónov.
Prostredníctvom robota je implantát N1 umiestnený do cortexu. V implantáte sú elektródy, ktoré prenášajú získané signály do technológie obsiahnutej v kryte implantátu N1, ktorá spracováva a bezdrôtovo prenáša nervové údaje do aplikácie Neuralink bežiacej na externom zariadení, napríklad počítači. Aplikácia Neuralink dekóduje a prekladá nervové údaje do akcií, človek s kvadricepsom tak môže myšlienkami ovládať rôzne zariadenia, alebo aj napríklad hrať šach. Implantát N1 je napájaný palubnou batériou, ktorá sa indukčne dobíja nabíjačkou N1. Schopnosť bezdrôtovej komunikácie a indukčného nabíjania umožňuje implantát N1 chirurgicky implantovať pod pokožku hlavy tak, aby bol kozmeticky neviditeľný a používaný bez akýchkoľvek fyzických konektorov na externé zariadenia.
Prvá klinická štúdia, kde bolo zariadenie skúmané na ľuďoch je pod názvom Prime (skratka pre Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface). Zostrojenie zariadení opísaných vyššie nebolo jednoduché, spoločnosť musela najprv zostrojiť zariadenia na výrobu komponentov s presnosťou na mikróny. Neustále zapájali a zhromažďovali spätnú väzbu od ľudí so skúsenosťami s kvadruplégiou prostredníctvom registra pacientov, spotrebiteľského poradného výboru a rôznych skupín obhajujúcich pacientov, aby formovali dizajn technológií.
V máji 2023 spoločnosť oznámila súhlas FDA so spustením prvej klinickej štúdie na človeku a v septembri 2023 spoločnosť oficiálne začala nábor do štúdie PRIME, štúdia zdravotníckych pomôcok na vyhodnotenie bezpečnosti implantátu a chirurgického robota, a posúdenie počiatočnej funkčnosti BCI, ktoré má umožniť ľuďom s kvadruplégiou ovládať externé zariadenia svojimi myšlienkami.
Prvá ľudská implantácia bola vykonaná u ochrnutého dospelého ako súčasť štúdie PRIME a vykonaná v neurologickom inštitúte Barrow vo Phoenixe v Arizone. Operácia prebehla veľmi dobre a účastník mohol ísť nasledujúci deň domov. Zotavenie účastníka od operácie bolo veľmi hladké.
Spoločnosť Neurolink sa rozhodla spolupracovať so spoločnosťou Barrow, pretože spoločnosť Barrow má rozsiahle odborné znalostí v starostlivosti o pacientov s komplexnými neurologickými ochoreniami. Spoločnosť má viac ako 300 aktívnych klinických štúdií, ktoré v súčasnosti prebiehajú, a je odhodlaná pokročiť v oblasti neurovedy a zabezpečiť, aby pacienti mali prístup k množstvu inovatívnych možností liečby.
Podľa MUDr. Michaela T. Lawtona, prezidenta a generálneho riaditeľa neurologického inštitútu Barrow je táto implementácia zariadenia pôsobivým inžinierskym výkonom a dôležitým pokrokom v neurochirurgii, pretože pripravuje cestu pre nové, nebiologické liečby pacientov s ťažkými neurologickými poruchami. Štúdia PRIME bude pravdepodobne vnímaná ako predzvesť éry rozhrania mozog – počítač alebo priamej interakcie medzi myšlienkami a implantovateľnou technológiou.
Francisco A. Ponce, MD, vedúci stereotaktickej a funkčnej neurochirurgie v neurologickom inštitúte Barrow a hlavný vyšetrovateľ v Barrow pre štúdiu PRIME, povedal: "Barrow sa venuje zlepšovaniu kvality života našich pacientov a sme hrdí na to, že sme súčasťou tohto významného výskumu, ktorý využíva nové lekárske technológie a technológie BCI na potenciálne hlboké ovplyvnenie života ľudí s kvadruplégiou.“
Približne 18 000 ľudí v Spojených štátoch utrpí každý rok poranenie miechy. Odhaduje sa, že celkom 302 000 ľudí žijúcich v Spojených štátoch zažilo traumatické poranenie miechy.
„Keď dôjde k poraneniu mozgu alebo miechy, môže to narušiť normálne fungovanie celého nervového systému. To môže ovplyvniť schopnosť človeka vykonávať každodenné úlohy. Predpokladá sa, že zariadenie BCI môže umožniť digitálny most medzi mozgom a miechou, aby potenciálne zlepšil kvalitu života ľudí s vážnymi poraneniami miechy,“ komentoval Rory Murphy, MD, neurochirurg a docent na oddelení neurochirurgie na neurologickom inštitúte Barrow a vyšetrovateľ v Barrow pre štúdiu PRIME.
Spoločnosť je v počiatočných fázach štúdie PRIME a plánuje poskytovať ďalšie aktualizácie, keďže bude pokračovať v spolupráci s prvým účastníkom, ako aj s ďalšími účastníkmi v budúcnosti. Postupom času spoločnosť plánuje spustiť nové štúdie v rôznych geografických oblastiach a neustále zlepšovať technológie založené na poznatkoch z klinických štúdií, pretože sa snažia maximalizovať počet ľudí, ktorým môžu potenciálne pomôcť.
Len na konci chcem poznamenať, že historicky sa prvá implementácia elektródy do mozgu konala v roku 1988, kedy Roy E. Bakay, M.D., neurochirurg na Emory University a neurológ Phillip R. Kennedy, M.D. implantovali neurotrofickú elektródu do motorickej kôry pacienta Emory University Hospital s Lou Gehrigovou chorobou, ktorá je tiež známa ako amyotrofická laterálna skleróza (ALS), a ďalšiemu pacientovi, ktorý prežil mozgovú príhodu. Rozhranie mozog – počítač umožnilo obom pacientom komunikovať pomocou svojich myšlienok.
Na rozhraní mozog – počítač sa využíva umelá inteligencia (AI), ktorá pomáha dekódovať obrovské množstvo záznamov/údajov o komplexnej mozgovej aktivite. Ide o odvetvie, o ktorom sa predpokladá, že do roku 2030 dosiahne 6,2 miliardy USD, pričom podľa Grand View Research sa predpokladá, že ročná miera rastu v rokoch 2023-2030 bude 17,5%.
Reference: First Neuralink Brain-Computer Interface Implanted in a Person | Psychology Today
Neuralink — Pioneering Brain Computer Interfaces
Brain-Computer Interface: Advancement and Challenges - PMC (nih.gov)