Μια πρόσφατη έρευνα υποδεικνύει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν είναι τόσο εύπλαστος όσο θα ελπίζαμε κατά την χρήση βιονικών προσθετικών άνω άκρων που αποκαθιστούν την αίσθηση της αφής στους χρήστες. Φαίνεται πως ακόμη και η μακροχρόνια χρήση προσθετικών άνω άκρων δεν μπορεί να «αναδιαμορφώσει» τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα όπως πιστεύαμε. Αν η έρευνα είναι ορθή, τότε έχει ιδιαίτερη σημασία για την ανάπτυξη προσθετικών άνω άκρων που να μπορούν να αποκαθιστούν την αίσθηση του αγγίγματος του βιολογικού ανθρώπινου χεριού.
Αφή ναι, αλλά όχι εκεί που αναμενόταν
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε με τη συμμετοχή τριών ατόμων με ακρωτηριασμό του άνω άκρου, που χρησιμοποιούν νευρομυοσκελετικό τεχνητό άνω άκρο. Μετά από ένα ολόκληρο έτος χρήσης, αποκαλύφθηκε ότι η αίσθηση της αφής των συμμετεχόντων δεν μετακινήθηκε ποτέ ώστε να ταιριάζει με το πραγματικό σημείο επαφής του προσθετικού χεριού τους.
Οι ερευνητές καταλήγουν πως αυτό το αποτέλεσμα υποδεικνύει τα όρια στην ικανότητα του ανθρώπινου νευρικού συστήματος να προσαρμόζεται σε διαφορετικά, μη οργανικά ερεθίσματα αφής.
Και οι τρεις συμμετέχοντες έχουν υποστεί ακρωτηριασμό πάνω από τον αγκώνα και χρησιμοποιούσαν υψηλής τεχνολογίας νευρομυοσκελετικό τεχνητό άνω άκρο, συνδεδεμένο στο βραχιόνιο οστό τους. Οι χρήστες ελέγχουν το προσθετικό άνω άκρο με τη χρήση σημάτων που προέρχονται από ηλεκτρόδια που έχουν εμφυτευμένων στους μυς του κολοβώματος, ενώ λαμβάνουν ερεθίσματα αφής μέσω μιας άλλης ομάδας ηλεκτροδίων.
Ένας αισθητήρας, τοποθετημένος στον προσθετικό αντίχειρα, παρέχει ερέθισμα στο νεύρο, με σκοπό να αποκαταστήσει την αίσθηση της αφής. Το σύστημα όντως λειτουργεί, αλλά με ένα πρόβλημα.
Απ’ότι φαίνεται, η οργάνωση του νεύρου είναι στην πραγματικότητα λίγο-πολύ τυχαία. Έτσι κατά την επέμβαση εμφύτευσης του ηλεκτροδίου, ο χειρούργος δεν μπορεί να είναι σίγουρος ότι το σημείο εμφύτευσης είναι αυτό που μπορεί να μιμηθεί την αίσθηση της αφής στον χαμενο αντίχειρα του χρήστη.
Πράγματι, παρότι οι συμμετέχοντες φόρεσαν το προσθετικό τους χέρι για ένα ολόκληρο έτος, δεν αντιλαμβάνονταν αφή στο σημείο που προέκυπτε το ερέθισμα. Στο ερώτημα αν αισθάνονταν αφή στον προσθετικό αντίχειρα, η απάντηση ήταν ως αισθάνονταν αφή σε άλλα σημεία, όπως στον δείκτη ή στην παλάμη του βιονικού τους χεριού.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος ίσως δεν είναι τόσο εύπλαστος όσο πιστεύαμε
Οι συμμετέχοντες χρησιμοποιούσαν το προσθετικότ ους χέρι περίπου 12 ώρες ημερησίως, καθημερινά σε όλη τη διάρκεια της έρευνας, και το χρησιμοποιούσαν για να διαχειριστούν αντικείμενα στο πλαίσιο της καθημερινότητάς τους για 12 μήνες. Ακόμη και με την εκτεταμένη αυτή χρήση, φαίνεται πως το νευρικό σύστημα δεν προσαρμόστηκε όπως αναμενόταν.
“Ένα πρόβλημα με τα υφιστάμενα ηλεκτρόδια είναι ότι δεν μπορείς να ξέρεις, κατά την εμφύτευση, ποιο σημείο του νεύρου αντιστοιχεί σε ποιο αίσθημα αφής. Έτσι τα ηλεκτρόδια δεν εμφυτεύονται πάντα στο ακριβές σημείο του νεύρου που αντιστοιχεί στα δάχτυλα του προσθετικού χεριού” εξηγεί ο Max Ortiz Catalan, καθηγητής βιονικής στο Chalmers University of Technology και διευθυντής του Center for Bionics and Pain Research στο Gothenburg της Σουηδίας.
“Ελπίζαμε ότι επειδή οι χρήστες έπιαναν αντικείμενα και αισθάνονταν το άγγιγμα σε κάποιο άλλο σημείοτ ης παλάμης όλη την ημέρα, κάθε μέρα για έναν χρόνο, ο εγκέφαλος θα προσαρμοζόταν ώστε να επιλύσει την ανατιστοιχία και θα «μετέφερε» την αντίληψη και την αίσθηση της αφής στον αντίχειρα,” προσθέτει.
Ήταν πράγματι εκνευριστικό για τους χρήστες ότι, παρόλο που έβλεπαν το χέρι τους να διαχειρίζεται αντικείμενα, δεν είχαν αντίστοιχα το αίσθημα της αφής στον αντίχειρα της συσκευής. “Κάθε μέρα για έναν χρόνο, οι χρήστες έβλεπαν τον προσθετικό αντίχειρα να αγγίζει αντικείμενα αλλά αισθάνονταν την αφή σε ένα διαφορετικό σημείο – και ποτέ η αίσθηση της αφής δεν «μετακινήθηκε» ώστε να ταιριάζει με τον αντίχειρα” εξηγεί ο Sliman Bensmaia, καθηγητής βιολογίας και ανατομίας στο University of Chicago.
Τα αποτελέσματα αυτά ξεκάθαρα αμφισβητούν την έως τώρα πεποίθησή μας πως ο εγκέφαλος είναι τόσο εύπλαστος που θα μπορούσε να προσαρμοστεί μετά από την απώλεια ενός άκρου, να αναδιοργανωθεί και να «επιλέξει» να αισθάνεται το άγγιγμα σε κάποιον άλλον υφιστάμενο και μη χρησιμοποιούμενο για το λόγο αυτόν εγκεφαλικό ιστό.
“Είχαμε αυτή την ιδέα πως το νευρικό σύστημα είναι εύπλαστο κι ότι αν υπήρχε μια αβακολουθία ανάμεσα στο τι βλέπεις και τι αισθάνεσαι, θα ήταν μια εξαιρετική ευκαιρία για «αναχαρτογράφηση» του εγκεφάλου”, προσθέτει ο Bensmaia.
Ωστόσο αυτό δεν φαίνεται να υποστηρίζεται από τα αποτελέσματα της έρευνας. “Τελικά αυτό που συμβαίνει δεν μοιάζει τόσο πολύ με αναδιοργάνωση ενός δωματίου, όσο με το να αντιλαμβάνεσαι μια ηχώ που αντανακλάται σε ένα άδειο δωμάτιο” λέει ο Bensmaia.
Τα μη αναμενόμενα αυτά ευρήματα δείχνουν πόσο σημαντικό είναι να γνωρίζουμε σε ποιο ακριβώς σημείο πρέπει να γίνεται η εμφύτευση των ηλεκτροδίων των βιονικών προσθετικών άνω άκρων, αφού ο εγκέφαλος φαίνεται πως δεν μπορεί να επαναπρογραμματιστεί τόσο αποτελεσματικά όσο πιστεύαμε. Πρόκειται για ένα σημαντικό συμπέρασμα που οδηγεί σε περαιτέρω έρευνα με σκοπό την επίτευξη της μέγιστης ακρίβειας εμφύτευσης στα υψηλής τεχνολογίας βιονικά άνω άκρα.
ΠΗΓΗ: https://chronopoulos-gougis.com/
ΠΡΩΤΟΤΥΠΗ ΕΡΕΥΝΑ: Cell Reports.
