راه رفتن افراد ضایعه نخاعی با تراشه های مغزی سوئیسی!

یک استارتاپ سوئیسی تراشه مغزی بی سیمی ساخت که افراد قطع نخاعی را کمک می کند، تا طبیعی راه بروند.

تراشه "BCI " با کمک یک پالس ژنراتور و الکترودهای کاشته شده می تواند بین مغز و رایانه ارتباط برقرار کند.

هر سال میلیون ها نفر در سراسر جهان دچار آسیب نخاعی (SCI) می شوند. سیستم های درمانی مجبورند بیش از 7 میلیارد دلار بابت درمان و توانبخشی این افراد هزینه کنند. سالیان اخیر محققان پیشرفت های زیادی در زمینه روش های درمانی گوناگون مانند فارماکولوژی، فناوری سلول های بنیادی، نورومدولاسیون و پروتزهای خارجی به منظور کاهش اثرات این ضایعه انجام داده اند.

از بین روش های موجود، روش تحریک الکتریکی نخاع نتایج امیدوارکننده ای را در مراحل توانبخشی بیماران آسیب نخاعی نشان داد. این روش نه تنها توانست به بهبود عملکرد اندام های ستون فقرات کمک کند بلکه، در درمان بیماری هایی مانند فلج عضلانی، تکرر ادار و فشار خون نقش مفیدی ایفا کرد. نتایج مطالعه این محققان سوئیسی به تازگی در مجله تیچر به چاپ رسید.

استارتاپ سوئیسی Onward Medical، اعلام کرد تراشه مغزی بی سیمی این شرکت توانست به یک مرد مبتلا به آسیب نخاعی کمک کند تا راه برود. رئیس استارتاپ در مورد این فناوری جدید گفت:" ما سالهاست در مراحل توانبخشی بیماران آسیب نخاعی از روش (FES) یا وارد کردن شوک های الکتریکی ضعیف استفاده می کنیم. در این روش الکترودها یه صورت مستقیم روی اعصابی قرار می‌گیرند که باید تحریک شوند. وقتی جریان ضعیف برقرار می شود اعصاب تحریک و عضلات منقبض می شوند. محققان از این روش برای بازگرداندن توانایی حرکت به دست و بازو استفاده می کنند. اما، این حرکات خیلی طبیعی نبود!

تحقیقات قبلی Onward در مورد تحریک الکتریکی اپیدورال نشان داد که هدف قرار دادن اعصاب در مهره های پایینی کمر که معمولا برای تحریک عضلات پا استفاده شود، می تواند بهتر باشد. اما این روش نیاز به حسگرهای حرکتی پوشیدنی داشت که در آن قابل دسترسی نبود. بنابراین، شرکت‌کنندگان در این آزمایش، توانایی محدودی برای انطباق حرکات ارادی پا داشتند. شرکت توانست در مطالعه جدید این مشکل را با دستگاه "digital bridge"حل کند. این تراشه با کمک یک دستگاه تحریک کننده که در پایین مهره های کمر کاشته می شود، می تواند به صورت بی سیم بر تکانه‌های فرمان مغز و تحویل آن‌ها نظارت داشته باشد.

سیستم تحریک کننده ARC EX نام دارد که پزشکان سال های طولانی از آن ها برای بهبود عملکرد دستگاه فوقانی بدن استفاده می کنند. شرکت این تراشه را بر روی یک مرد 38 ساله که به مدت ده سال از ناحیه گردن دچار فلج نخاعی شده بود و تحت یک برنامه توانبخشی عصبی پنج ماهه در سال 2017 قرار داشت، امتحان کرد. نتایج حیرت انگیز بود. تراشه توانست به او در راه رفن با واکر کمک کند.

بیمار Onward مردی 38 ساله بود که یک دهه قبل از "ضایعه نخاعی ناقص گردنی (C5/C6)" رنج برده بود و تحت یک برنامه توانبخشی عصبی پنج ماهه با "تحریک الکتریکی اپیدورال هدفمند نخاع" قرار گرفته بود. در سال 2017. تیم تحقیقاتی در مطالعه Nature خاطرنشان کردند: «این برنامه او را قادر ساخت تا توانایی گام برداشتن با کمک واکر چرخ جلو را به دست آورد.

در این تحقیق شرکت سازنده علاوه بر ساخت تراشه EX، دستگاه پالس ژنراتور ARC IM را نیز توسعه داد. به گفته این شرکت، این دستگاه برای قرار دادن در امتداد مسیر نخاعی ساخته شد تا از طریق تحریک ریشه های عصبی پشتی به بهبود تنظیم فشار خون بیماران SCI (آسیب نخاعی)کمک کند. محققان از سیستم ARC IM برای انطباق رابط کامپیوتری با تراشه WIMAGINE استفاده کرد.

تیم Onward ابتدا تراشه BCI را در داخل جمجمه بیمار نصب کرد. این تراشه از یک جفت الکترود تشکیل شده است که هر کدام در یک محفظه دایره‌ای شکل تیتانیومی 50 میلی‌متری قرار دارند تا همسطح با جمجمه شوند. طبق ادعای شرکت سازنده WIMAGINE نسبت به سایر مدل های مشابه، کمتر تهاجمی است و در عین حال قدرت کافی برای راه رفتن را به فرد می‌دهد.

در گام بعدی دو آنتن خارجی روی پوست سر قرار می گیرند: اولی از طریق جفت القایی انرژی را به ایمپلنت ها می رساند، دومی سیگنال دریافتی را به یک ایستگاه پایه قابل حمل برای رمزگشایی و پردازش انتقال می دهد. سپس سیگنال پردازش شده به صورت بی سیم به ژنراتور پالس قابل کاشت ACTIVA RC که در بالای ناحیه کمری بیمار قرار دارد، ارسال می شود. جایی که 16 الکترود دیگر کاشته شده به رگ های عصبی ضربه می زند تا پاهای فرد را حرکت دهند. آنها با هم، یک سیستم رابط ستون فقرات مغزی (BSI) را تشکیل می دهند. کل تنظیمات به گونه ای طراحی شده است که بیمار بتواند به تنهایی از آن استفاده کند. واکر کمکی تمام قطعات BSI را در خود جای می دهد و مراحل کالیبره کردن انجام می شود.

کالیبره کردن سیستم برای بیمار فرآیندی در مدت زمان خیلی کمی انجام می شود. بیمار می توانست ماهیچه های لگن خود را به درستی "فعال" کند تا گشتاور کافی برای تکان دادن پاهای خود در دو دقیقه اول به وجود بیاید و این کار را با دقت 97 درصد انجام داد. در طول دوره توانبخشی، بیمار موفق شد حرکات هر مفصل در ساق پا (لگن، زانو و مچ پا) را با دقت متوسط (از این نظر که BSI آنچه را که بیمار می‌خواست انجام می‌داد) حدود 75 درصد کنترل کند.

مارور پیش‌بینی کرد که با وجود چالش‌های فنی موجود، سیستم BCI احتمالا پنج تا هفت سال دیگر روانه بازار خواهد شد».