Όταν κάποιος χάνει μέρος του ποδιού του, ένα τεχνητό μέλος μπορεί να διευκολύνει την κίνηση. Ωστόσο, πολλά τεχνητά μέλη είναι στατικά, ογκώδη και δύσκολα στην κίνηαη. Τώρα, η μέθοδος νευρικής επαφής που αναπτύχθηκε από ερευνητές του MIT και συνεργάτες τους, συνδέει ένα βιονικό κάτω άκρο με τις απολήξεις των νεύρων στον μηρό, επιτρέποντας στον χρήστη να ελέγχει το τεχνητό μέλος από τον εγκέφαλο, σαν να αποτελεί βιολογικό μέλος του σώματος. Επιπλέον, η σύνδεση του εγκεφάλου με το προσθετικό μέλος μπορεί να έχει θετικό συναισθηματικό αντίκτυπο.
«Όταν ρωτάς έναν ασθενή ‘Τι θεωρείς σώμα σου;’, δεν περιλαμβάνει το τεχνητό μέλος,» λέει ο βιοφυσικός του MIT Hugh Herr, ένας από τους κύριους δημιουργούς της νέας μεθόδου, ο οποίος έχασε και τα δύο κάτω άκρα του σε ένα αναρριχητικό ατύχημα όταν ήταν 17 ετών. Ο Herr δεν σταματά να αναζητεί την καινοτομία που θα κάνει τα προσθετικά κάτω άκρα τόσο άνετα και εύκολα στη χρήση, σαν να ήταν βιολογικά και όχι τεχνητά μέλη.
Μια σύνδεση σε δύο φάσεις
Η σύνδεση μεταξύ νεύρων και τεχνητού μέλους γίνεται σε δύο φάσεις.
Η πρώτη φάση είναι η χειρουργική επέμβαση στα τμήματα των μυών που απομένουν μετά από τον ακρωτηριασμό του κάτω άκρου. Η επέμβαση επανασυνδέει τον κνημιαίο μυ, ο οποίος συσπάται για να λυγίσει τον αστράγαλο προς τα πάνω, με τον γαστροκνήμιο μυ, ο οποίος αντισταθμίζει αυτή την κίνηση. Εκτός από το ότι επιτρέπει την πιο δυναμική κίνηση του τεχνητού μέλους, η επέμβαση μπορεί να μειώσει τον πόνο του φανταστικού άκρου, και οι χρήστες του τεχνητού μέλους έχουν λιγότερες πιθανότητες να σκοντάψουν και να πέσουν.
«Η επέμβαση έχει αποτέλεσμα από μόνη της», λέει η Amy Pietrafitta, μια παρα-αθλήτρια που υποβλήθηκε στην επέμβαση το 2018. «Νιώθω ότι έχω ξανά το πόδι μου.» Ωστόσο, οι φυσικές κινήσεις είναι ακόμα περιορισμένες όταν το τεχνητό μέλος δεν συνδέεται με το νευρικό σύστημα.
Αυτή η σύνδεση αποτελεί τη δεύτερη φάση, κατά την οποία επιφανειακά ηλεκτρόδια μετρούν τη δραστηριότητα των νεύρων από τον εγκέφαλο προς τους μυς της κνήμης και του γαστροκνήμιου, υποδεικνύοντας την πρόθεση του ατόμου να κινήσει το κάτω άκρο. Ένας μικρός υπολογιστής στο βιονικό πόδι αποκωδικοποιεί αυτά τα νευρικά σήματα και κινεί το τεχνητό μέλος ανάλογα.
«Αν έχεις ακέραια βιολογικά άκρα, μπορείς να ανεβοκατεβαίνεις σκάλες, για παράδειγμα, χωρίς καν να το σκέφτεσαι. Είναι ακούσιο,» λέει ο Herr. «Αυτό συμβαίνει και με τους ασθενείς μας, αλλά το άκρο τους είναι φτιαγμένο από τιτάνιο και σιλικόνη.»
Ένα πείραμα με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα
Οι ερευνητές αξιολόγησαν την κινητικότητα επτά ατόμων που χρησιμοποιούσαν νευρική διεπαφή και επτά που είχαν συμβατικούς ακρωτηριασμούς, όλοι με τον ίδιο τύπο προσθετικού μέλους. Εκείνοι με τη νευρική διεπαφή περπατούσαν κατά 41% γρηγορότερα και ανέβαιναν εύκολα κεκλιμένες επιφάνειες και σκάλες. Μπορούσαν επίσης να αποφύγουν εμπόδια πιο ευέλικτα και είχαν καλύτερη ισορροπία. Τέλος, περιέγραψαν ότι αισθάνονταν το τεχνητό τους μέλος σαν πραγματικό μέρος του σώματός τους και όχι απλώς σαν μια συσκευή που χρησιμοποιούσαν για να μετακινηθούν.
Η διπλή χειρουργική επέμβαση αποτελεί πλέον το πρότυπο φροντίδας στο Brigham and Women’s Hospital στη Βοστώνη. Ωστόσο, τα επιφανειακά ηλεκτρόδια που προσφέρουν στους χρήστες πλήρη νευρικό έλεγχο των άκρων τους δεν είναι ακόμη διαθέσιμα για κλινική εφαρμογή, και οι διεπαφές έχουν χρησιμοποιηθεί μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες μέχρι στιγμής. Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι η επανασύνδεση των μυών μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματική αν γίνει αρκετά χρόνια μετά τον ακρωτηριασμό.
Ο Herr και η ομάδα του ελπίζουν τελικά να αντικαταστήσουν τα επιφανειακά ηλεκτρόδια της προσθετικής με μαγνητικές σφαίρες, οι οποίες μπορούν να παρακολουθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη δυναμική των μυών. Κι όπως λέει, «Ο στόχος μας είναι να ξαναφτιάξουμε σώματα, να τα αναδομήσουμε». Ίσως η μέρα που το τεχνητό μέλος θα έχει την ίδια αίσθηση και λειτουργία με το βιολογικό πόδι, δεν είναι και πολύ μακρυά…
