V preteklosti smo na tej strani že pisali o tako imenovanih možganskih vsadkih, pri čemer smo dejali, da njihova vstavitev v človekov centralni živčni sistem trenutno zahteva invaziven nevrokirurški poseg. V prihodnosti pa se bomo lahko takšnim zapletenim kirurškim proceduram izognili, saj bodo širši javnosti kmalu dostopni možganski implantati, ki jih bodo zdravniki lahko elegantno poslali do pacientovih možganov kar skozi eno od njegovih žil.
Doslej je bilo malodane samoumevno, da je za kakršenkoli dostop do človeških možganov neizogibno potrebna invazivna nevrokirurška operacija, pri kateri je potrebno fizično predreti lobanjo, ki ščiti ta naš najbolj kompleksen organ. Eden od takih silno delikatnih posegov je med drugim tudi t. i. globoka možganska stimulacija (ang. Deep Brain Stimulation – DBS), ki označuje operativni postopek pri katerem nevrokirurgi v možgane pacienta implantirajo možganski vsadek z vgrajenim mikročipom, ki nato z električnimi impulzi, ki jih pošilja v možgane lajša celo vrsto nevroloških obolenj, od kronične bolečine in shizofrenije, do rezistentne obsesivno kompulzivne motnje (OKM) in Alzheimerjeve bolezni v zadnjem stadiju. Čeprav je DBS v desetletjih odkar jo rutinsko izvajajo po vsem svetu pomagala že na tisoče pacientom, pa je za njeno izvedbo še vedno neizogibno potreben kirurški poseg, pri katerem lahko pride tako do številnih komplikacij med samo operacijo, kot tudi do raznih postoperativnih zapletov.
Podjetje Synchron prebilo led
Vendar pa se utegne to spremeniti v že ne tako oddaljeni prihodnosti. Znanstveniki po vsem svetu namreč že leta delajo na tem, da bi se do centralnega živčnega sistema uspeli prebiti neinvazivno, torej brez kakršnegakoli kirurškega odpiranja lobanje. Na tem področju je v zadnjih letih največji napredek doseglo avstralsko nevroznanstveno podjetje Synchron, ki ga je leta 2016 ustanovil Thomas Oxley, avstralski nevrolog iz Univerze v Melbournu. Pri omenjenem podjetju so namreč s pomočjo financiranja s strani ameriške obrambne agencije DARPA (ang. Defence Advanced Research Project Agency) in v sodelovanju z Univerzo v Melbournu ter Bolnišnico Sv. Vincenta iz Melbourna uspeli razviti poseben možganski vsadek imenovan »stentroda« (ang. stentrode). Pri t. i. stentrodi gre dejansko za posebno vrsto žilne opornice oz. katetra (ang. stent), tj. tanke in prožne, kovinske ali plastične cevke, ki se ustavi v lumen (votlo notranjost) krvne žile ali anatomskega kanala ter po njemu potuje do točno določenega mesta. V medicini sicer obstaja veliko različnih katetrov, ki se uporabljajo za zelo različne namene, od razširljivih koronarnih, žilnih in žolčnih katetrov do preprostih plastičnih katetrov, ki se uporabljajo za zagotovitev pretoka urina med ledvicami in mehurjem.
Minimalno invazivna vstavitev v možgane skozi žilo
Pri razvoju stentrode so se avstralski raziskovalci zgledovali po minimalno invazivnemu radiološkem postopku imenovanemu koronarna angiografija oz. koronarna arteriografija, ki je namenjen diagnostiki koronarnih in arterijskih žil posameznika. Gre za proceduro pri kateri se v stegnenično (noga), radialno (zapestje), brahialno (komolec) ali femoralno (mednožje) arterijo (prav slednja velja za najprimernejšo vstopno točko, ker gre za relativno veliko arterijo pri kateri kateter lahko lažje prehaja skozi dilatacijski sistem, ne da bi bilo treba izolirati arterijo in nato odrezati kožo) uvede diagnostični kateter z mikrokamero, ki nato potuje po arteriji in odkriva različne nepravilnosti ali morebitna patološka stanja. Znanstveniki iz podjetja Synchrone so na endovaskularni kateter namestili niz elektrod iz platine, nato pa le-tega skozi jugularno veno (tj. glavno veno na glavi sesalcev, ki teče skozi vrat in je tudi zadolžena za kroženje krvi v možganih) transportirali do primarnega motoričnega korteksa oz. primarnega somatosenzoričnega korteksa v možganih. Vstavljanje stentrode v centralni živčni sistem preko krvne žile predstavlja pomemben znanstveni napredek, saj takšen minimalno invaziven način odpravlja potrebo po neposrednem prodoru skozi lobanjo in odpravlja tveganje za morebitne poškodbe možganskega tkiva.
Izjemni obeti za prihodnost medicine
Stentroda, ki meri približno 5 cm v dolžino in 4 mm v premeru je zasnovana tako, da se znotraj žile samodejno razpre in vraste v stene žile s čimer omogoči nadaljnji nemoten pretok krvi, med drugim pa je sposobna tudi dvosmerne komunikacije, kar pomeni, da lahko tako zaznava posameznikove možganske valove, kot tudi z električnimi impulzi stimulira posamezne centre v možganih. S tem je namreč možno tudi spodbuditi posameznikovo motoriko (gibanje), s čimer stentroda dejansko deluje kot povratna zanka v možganih, ki ponuja potencialne aplikacije za pomoč nepokretnim pacientom s poškodbami hrbtenjače in možnost nadzora robotskih protetičnih okončin zgolj s posameznikovimi mislimi. Podjetje sicer že vrsto let opravlja raziskave na živalih (ovcah in primatih), leta 2018 pa je uspelo pridobiti dovoljenje avstralske medicinske etične komisije, da lahko prične tudi z izvajanjem kliničnih poskusov na ljudeh. S svojim delovanjem je že leta navzoče tudi v ZDA in tako je lani tudi tam prejelo zeleno luč ameriške Agencije za hrano in zdravila (FDA) za začetek izvajanja kliničnih poskusov na paraliziranih pacientih, ki jih bodo predvidoma v kratkem začeli izvajati v bolnišnici Mount Sinai v New Yorku.
Perspektivni tudi za nemedicinske namene
Pri Synchornu pa upajo, da njihovo delo v prihodnjih letih ne bo ostalo omejeno zgolj na pomoč osebam z okvarami v centralnem živčevju ampak da bodo lahko nekega dne svojo tehnologijo neinvazivnih možganskih čipov razširili tudi med širšo javnost, ki bo takšne naprave uporabljala za nadzor elektronike (telefonov, računalnikov, avtomobilov ipd.) zgolj z močjo lastnih misli oz. za t. i. interakcijo med človeškimi možgani in računalnikom (ang. Brain-Computer Interface – BCI). Z razvojem tehnologije BCI, ki postaja zadnja leta izjemno obetavna, se po vsem svetu ukvarja na desetine visokotehnoloških podjetij in znanstvenih inštitutov, ki si prizadevajo ne le, da bi ljudje z močjo lastnih misli nadzirali takšne in drugačne elektronske naprave, temveč da bi takšne naprave v bližnji prihodnosti omogočile celo združitev človeške biologije in umetne inteligence, s tem pa de facto nadgradnjo posameznikovih prirojenih sposobnosti. Raziskave nevroznanstvenikov iz ameriških univerz Carnegie Mellon, MIT in UCLA so namreč že pokazale, da je mogoče s stimulacijo centralnega živčevja bistveno izboljšati človekove kognitivne in senzorične sposobnosti, zvišati nivo njegove koncentracije ter omogočiti racionalno razmišljanje v stresnih oz. nevarnih situacijah, s čimer bi lahko znatno izboljšali absorbiranje informacij in kritično razmišljanje pri učenju, poleg tega pa bi takšne naprave z implantacijo v možgane lahko pomagale tudi ljudem, ki se pri svojem delu soočajo z nadpovprečno stresnimi situacijami, ki zahtevajo sprejemanje pomembnih odločitev v čim krajšem času in pod velikim pritiskom zunanjih dejavnikov (vojaki, policisti, gasilci, reševalci, kirurgi, piloti ipd.). Poleg tega bo na tehnologiji BCI temelječa stentroda lahko omogočila branje in obdelovanje človekovih misli, tako da se bomo v prihodnosti z našimi možgani lahko povezali s svetovnim spletom celo brez fizičnega dostopa do računalnika ali prenosnega telefona in zgolj z ukazi naših možganov na dom naročali hrano, rezervirali letalske karte, se prijavili na razgovor za delo in sploh počeli mnogo najrazličnejših fascinantnih stvari.
Piše Matej M.
