Ένα νέο ηλεκτρονικό σύστημα που επιτρέπει την απευθείας σύνδεση εγκεφάλου-υπολογιστή και το οποίο μπορεί να “μεταφράσει” τις σκέψεις του χρήστη σε κινήσεις των κάτω άκρων, επέτρεψε σε έναν παράλυτο άνθρωπο από την μέση και κάτω (από παλιότερη κάκωση νωτιαίου μυελού) να γίνει ο πρώτος τέτοιου τύπου ασθενής στην ιστορία που περπατάει χωρίς τη χρήση της ρομποτικής.

Τα πρώτα αργά, διστακτικά βήματα του 28χρονου παραπληγικού καταγράφηκαν σε μια προκαταρκτική μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of NeuroEngineering, μαζί με ένα βίντεο από το YouTube.

Το κατόρθωμα επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που επιτρέπει στον εγκέφαλο να παρακάμψει τον τραυματισμένο νωτιαίο μυελό και αντ' αυτού να στέλνει μηνύματα μέσω ενός αλγορίθμου υπολογιστή σε ειδικά ηλεκτρόδια τοποθετημένα γύρω από τα γόνατα του ασθενούς για να προκαλέσει κινήσεις των μυών που ελέγχουν πόδι.

Μια «κάσκα» ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος που φορά ο ασθενής στο κεφάλι του, καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου του, ενώ ηλεκτρόδια είναι τοποθετημένα στους μυς των ποδιών. Ο ασθενής εκπαιδεύεται νοητικά σε μια οθόνη υπολογιστή, προκειμένου να στέλνει σήματα στα πόδια του, ώστε αυτά να κινηθούν. Ένα βασικό πρόβλημα που πρέπει να βελτιωθεί, είναι ότι ο ασθενής δυσκολεύεται να κρατήσει την ισορροπία του, όταν κάνει βήματα. Οι ερευνητές δήλωσαν πάντως ότι το μη επεμβατικό σύστημά τους αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο, που πηγαίνει ένα βήμα πέρα από την χρήση συστημάτων εικονικής πραγματικότητας ή ρομπτικών εξωσκελετών.

Οι τραυματισμοί στη σπονδυλική στήλη αποκόπτουν τα νεύρα που επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ εγκεφάλου και κάτω άκρων, με συνέπεια την παραλυσία. Τα νεύρα αυτά δεν αναπτύσονται ξανά, όμως καινοτομικά συστήματα όπως το παραπάνω, μπορούν να "διαβάσουν" τα ηλεκτρικά-νευρικά σήματα του εγκεφάλου και να παρακάμψουν την κατεστραμμένη περιοχή της σπονδυλικής στήλης, έτσι ώστε οι μύες των ποδιών να δέχονται πάλι εντολές κίνησης.

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι το νέο σύστημα έχει δοκιμαστεί μόνο σε έναν παράλυτο και, όπως είπαν, χρειάζονται περισσότερες δοκιμές με άλλους ασθενείς, προτού αξιοποιηθεί ευρύτερα από τους παραπληγικούς.

Μελλοντικά, για πρακτικούς και ψυχολογικούς λόγους, η ογκώδης εξωτερική «κάσκα» ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος θα πρέπει να αντικατασταθεί από ένα εσωτερικό εγκεφαλικό εμφύτευμα. Αυτό θα «πιάνει» τα εγκεφαλικά σήματα με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια και επιπλέον πιθανώς θα επιτρέπει στον ασθενή όχι μόνο να κινεί τα πόδια του, αλλά και να τα νιώθει.
Από το ΑΠΕ-ΜΠΕ και το reuters.com

Η ηχογενετική είναι μια νέα πρωτοποριακή τεχνική που ανακάλυψαν επιστήμονες στις ΗΠΑ και με την οποία κατάφεραν για πρώτη φορά να χρησιμοποιήσουν ηχητικά κύματα για τον έλεγχο των εγκεφαλικών κυττάρων, αφού είχε προηγηθεί η κατάλληλη γενετική τροποποίηση του νευρικού συστήματος.

Η ηχογενετική αποτελεί ένα βήμα πέρα από την οπτογενετική, την αντίστοιχη μέθοδο που εδώ και μία δεκαετία χρησιμοποιεί τους παλμούς του φωτός λέιζερ για να κάνει κάτι ανάλογο.

Οι ερευνητές του Εργαστηρίου Μοριακής Νευροβιολογίας του Ινστιτούτου Βιολογικών Μελετών Salk της Καλιφόρνια, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Σρικάνθ Τσαλαζανί, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature Communications", χρησιμοποίησαν υπερήχους -όπως αυτούς που χρησιμοποιούν τα διαγνωστικά μηχανήματα υπερήχων- για να ενεργοποιήσουν με επιλεκτικό τρόπο κύτταρα του εγκεφάλου (νευρώνες).

Προς το παρόν η τεχνική έχει δοκιμαστεί με επιτυχία μόνο στον νηματώδη σκώληκα G.elegans.

Όμως, οι επιστήμονες αισιοδοξούν ότι τελικά θα προσαρμόσουν κατάλληλα την μέθοδό τους, ώστε να αξιοποιηθεί για την θεραπεία ανθρωπίνων παθήσεων, όπως οι νευροεκφυλιστικές (π.χ. Πάρκινσον).

Οι σκώληκες, όταν δέχονται τους υπέρηχους (που οι άνθρωποι δεν μπορούν να ακούσουν), αλλάζουν κατεύθυνση. 

Οι κινητικοί νευρώνες στον εγκέφαλο των σκωλήκων ενεργοποιούνται κατάλληλα, αφού το νευρικό τους σύστημα έχει προηγουμένως τροποποιηθεί, έτσι ώστε να ανταποκρίνεται πλέον στα ερεθίσματα των υπερήχων (κανονικά αυτό δεν συμβαίνει).

Η οπτογενετική είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, όμως έχει τις δικές της δυσκολίες, καθώς οι επιστήμονες συνήθως πρέπει να κάνουν νευροχειρουργική επέμβαση για να εισάγουν βαθιά στον εγκέφαλο μια οπτική ίνα που θα διοχετεύει το φως.

Αντίθετα, στην περίπτωση της ηχογενετικής τέτοια επέμβαση δεν χρειάζεται, καθώς οι υπέρηχοι «τρυπώνουν» παντού με μη επεμβατικό τρόπο.

Εκτός από τους νευρώνες, η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε κύτταρα της καρδιάς, των μυών κ.α., όπως δήλωσε ο Τσαλαζανί, ο οποίος τόνισε ότι «το πραγματικό κατόρθωμα θα είναι να αποδείξουμε πως η τεχνική δουλεύει και στον εγκέφαλο των θηλαστικών». 

Ήδη προγραμματίζονται οι πρώτες δοκιμές σε ποντίκια.

ΠΗΓΗ: ΑΠΕ-ΜΠΕ

Η ιδέα γεννήθηκε με αφορμή τη Στέλλα, ένα 17χρονο κορίτσι που πάσχει από τετραπληγία. Η μοναδική κίνηση που ο εγκέφαλός της μπορεί να ελέγξει είναι αυτή του δεξιού ποδιού της, ενώ πρόκειται για μια κοπέλα νοητικά υγιή με οξεία αντίληψη και εξαιρετική μνήμη.

Ξεκινώντας από αυτά τα ερωτήματα και αναζητώντας λύση στα αδιέξοδα που θέτουν, μια Ελληνίδα φοιτήτρια του Πολυτεχνείου Κρήτης, η Βιλελμίνη Καλαμπρατσίδου, σχεδίασε μια πρωτοποριακή πλατφόρμα επικοινωνίας για άτομα με σοβαρά κινητικά προβλήματα, μια καινοτόμα εφαρμογή που μπορεί με χαμηλό κόστος να αναβαθμίσει σημαντικά την ποιότητα ζωής κινητικά ανάπηρων ατόμων που στερούνται ομιλίας.Πώς είναι άραγε η ζωή για κάποιον που ενώ καταλαβαίνει δεν μπορεί να μιλήσει; Και που ενώ έχει συναισθήματα, αδυνατεί να τα εξωτερικεύσει, να εκφράσει την πείνα, τον σωματικό πόνο ή τη χαρά;

Η ιδέα βραβεύτηκε από τη Μονάδα Καινοτομίας του Πολυτεχνείου, ενώ η κυρία Καλαμπρατσίδου, η οποία συνεχίζει πλέον τις σπουδές της στο Πανεπιστήμιο Νιου Τζέρσεϊ των ΗΠΑ, αναζητεί τρόπους για να αξιοποιηθεί εμπορικά η πλατφόρμα.

«Η εφαρμογή αναπτύχθηκε με σκοπό να δώσει σε αυτό το κορίτσι και σε κάθε άλλο άτομο με παραπλήσια κινητικά προβλήματα τη δυνατότητα να βελτιώσει από μόνο του την επικοινωνία του με τον κόσμο και να εξελιχθεί πνευματικά διαβάζοντας βιβλία, παρακολουθώντας βίντεο, ακούγοντας μουσική και βλέποντας φωτογραφίες, όλα αυτά αυτόνομα, πατώντας απλώς ένα κουμπί, χωρίς να έχει ανάγκη τη βοήθεια συνοδού» λέει μιλώντας στο «Εθνος» η δημιουργός της πλατφόρμας.

Δίνει λύσεις

Η 17χρονη Στέλλα, που πάσχει από τετραπληγία, είναι η πρώτη που δοκίμασε την καινοτόμα εφαρμογή της φοιτήτριας Βιλελμίνης Καλαμπρατσίδου«Εμαθα για τη Στέλλα μέσω ενός φίλου. Μου εξήγησε την κατάσταση και ότι η δασκάλα της προσπαθούσε να τη βοηθήσει με κάθε τρόπο. Εκείνη είχε ανακαλύψει ότι η Στέλλα έμαθε να διαβάζει μόνη της και πίστευε βαθύτατα ότι είχε πιθανότητες εξέλιξης με την κατάλληλη τεχνολογική υποστήριξη. Λόγω, όμως, του ότι στην αγορά δεν υπήρχαν εξειδικευμένες εφαρμογές για την περίπτωσή της και σε τιμή προσεγγίσιμη, έψαχναν κάποιον που να μπορεί να φτιάξει κάτι. Μου άρεσε πολύ η ιδέα να σχεδιάσω μια τέτοια εφαρμογή, γιατί πιστεύω ότι ένας μηχανικός πρέπει να δίνει λύση στα προβλήματα της κοινωνίας και να ικανοποιεί τις ανθρώπινες ανάγκες».

Η εφαρμογή λειτουργεί μέσω ενός laptop ή tablet και προσαρμόζεται στις διαφορετικές ανάγκες του κάθε ατόμου. Στην περίπτωση της Στέλλας ένα μεγάλο κουμπί, το οποίο εκείνη χειρίζεται με το πόδι, λειτουργεί ως ποντίκι και της δίνει πρόσβαση στα εικονίδια της εφαρμογής μέσω του αυτόματου κυκλικού σκαναρίσματος των εκάστοτε επιλογών. Τα εικονίδια καλύπτουν λεκτικά μεγάλη ποικιλία δραστηριοτήτων, φυσικών αναγκών, επιθυμιών, όπως «διψάω», «πεινάω», «πονάει το κεφάλι μου», «θέλω να μείνω μόνη μου» ή «να φορέσω αυτό», κάτι που όπως επισημαίνει η κυρία Καλαμπρατσίδου «είναι μια αξία ανεκτίμητη, παρότι εμείς το θεωρούμε δεδομένο και δεν το καταλαβαίνουμε.

Επίσης σημαντικό και καινοτόμο σε σχέση με τα προϊόντα που υπάρχουν στην αγορά είναι ότι το συγκεκριμένο λογισμικό συνδυάζει την επικοινωνία με την προσωπική απασχόληση και διασκέδαση.

Μέσω της εφαρμογής ο χρήστης μπορεί να διαβάζει βιβλία, να βλέπει ταινίες, εικόνες και να ακούει μουσική με μία κίνηση. Η εφαρμογή είναι πλήρως προσαρμόσιμη στις λογοτεχνικές, μουσικές προτιμήσεις του χρήστη και επιπλέον μπορεί να αποθηκεύει στατιστικές πληροφορίες των προτιμήσεών του.

ΤΟ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑ
Πώς άλλαξε η ζωή του κοριτσιού

«Είναι σαν να έρχεται ξαφνικά ένα δώρο για το παιδί σου» λέει ο κ. Κώστας Κουμπιάδης, πατέρας της Στέλλας, περιγράφοντας στο «Εθνος» την επίδραση που είχε η πρωτοποριακή εφαρμογή στη ζωή της κόρης του. Η Στέλλα έχει τελειώσει το γυμνάσιο, όμως οι επιλογές για περαιτέρω ανάπτυξη της προσωπικότητάς της με αυτονομία είναι ελάχιστες.

«Η δοκιμή της πλατφόρμας στη Στέλλα ήταν επιτυχημένη» λέει ο κ. Κουμπιάδης.

Η δυνατότητα
«Το να έχει κάποιος με κινητικά προβλήματα τη δυνατότητα να εκφράσει τις διαθέσεις του, τις ανάγκες, ένα ερώτημα, ένα σχόλιο, το να μπορεί απλά να πει καλημέρα ή ''θέλω νερό'' ή ''δεν αισθάνομαι ευχαριστημένη'' με το πάτημα ενός κουμπιού, είναι πάρα πολύ σημαντικό. Αυτό που θα με ενδιέφερε ιδιαίτερα να αναπτυχθεί περισσότερο είναι ο τομέας του παιχνιδιού και της μουσικής, δραστηριότητες στις οποίες δεν μπορεί να έχει πρόσβαση με άλλο τρόπο ένα άτομο με κινητικά προβλήματα».

Ο ίδιος εξηγεί ότι είδε την ψυχολογία της κόρης του να αλλάζει χρησιμοποιώντας την εφαρμογή και διαπίστωσε ότι ήθελε να ασχολείται όλο και περισσότερο με αυτήν. «Επαιρνε μαζί της το σύστημα και εκτός σπιτιού αλλά και στο σχολείο, ενώ η δασκάλα της είχε ενσωματώσει και σχολικά βιβλία στο λογισμικό. Δεν ήταν μόνο κάτι ευχάριστο αλλά και αναγκαίο. Η Βιλελμίνη είναι άξια συγχαρητηρίων, γιατί στην Ελλάδα με πενιχρά μέσα κατόρθωσε κάτι που δεν το φτιάχνουν οι ξένοι.

ethnos.gr