Un studiu pe termen lung arată că stimularea cerebrală restabilește în siguranță simțul tactil
Ce s-ar întâmpla dacă persoanele care au pierdut capacitatea de a simți mâinile ar putea recăpăta acest simț – nu printr-o mănușă protezică, ci prin impulsuri electrice mici livrate direct în creier?
Un studiu extins, desfășurat pe parcursul a zece ani de cercetări la Universitatea din Pittsburgh și Universitatea din Chicago, publicat recent în Science Translational Medicine, demonstrează că această abordare nu este doar posibilă, ci și sigură pe termen lung. Echipa a realizat 168 de milioane de impulsuri de stimulare cerebrală printr-un dispozitiv implantat de interfață creier-computer, pe cinci voluntari cu leziuni ale măduvei spinării, pe o perioadă cumulată de 27 de ani, fără evenimente adverse grave. Acesta este primul studiu de acest fel și cea mai lungă cercetare în ceea ce privește siguranța microstimulării intracorticale la oameni, de până acum.
„Această cercetare stabilește un precedent în ceea ce privește siguranța și utilitatea utilizării interfețelor creier-computer pentru a livra stimulare senzorială în medii clinice și, în cele din urmă, în casele oamenilor”, a declarat Robert Gaunt, Ph.D., profesor asociat de medicină fizică și reabilitare și membru al Laboratoarelor de Inginerie Neurală de Reabilitare de la Pitt. „Pentru ca interfețele creier-computer să aibă un impact real asupra vieților oamenilor, acestea trebuie să funcționeze în siguranță și fiabil timp de ani de zile. Acest studiu demonstrează că microstimularea în creier poate face exact asta.”
Interfețele creier-computer au captat imaginația publicului în ultimii ani, fiind stimulate de companii care concură să transforme tehnologia în produse ce ar putea ajuta oamenii să se miște, să simtă sau să comunice din nou. Însă întrebarea fundamentală rămâne: aceste sisteme rezistă utilizării zilnice pe parcursul anilor și sunt ele sigure?
Laboratoarele de Inginerie Neurală de Reabilitare de la Pitt, în colaborare cu colegii de la Universitatea din Chicago, se află în avangarda științei BCI încă din anii 2010. În 2012, echipa condusă de cercetători de la Pitt a fost printre primele din lume care au implantat electrozi în cortexul motor pentru a permite unei persoane paralizate să controleze un braț robotic, iar mai târziu, în 2015, a pionierat abordarea stimulării cortexului senzorial pentru a asocia mișcarea cu un simț al atingerii. Universitatea din Chicago a implantat primul participant cu electrozi în cortexul senzorial și motor în 2020.
Publicația recentă, posibilă datorită celor cinci voluntari care și-au dedicat ani din viață cercetării, răspunde celor mai presante întrebări pe termen lung din domeniu. Este stimularea sigură? Simțurile evocate de stimulare se deplasează către alte părți ale corpului sau se estompează în timp? Există efecte secundare neintenționate? Răspunsul echipei, pe scurt: stimularea a rămas sigură, stabilă și localizată – chiar și după 10 ani pentru un participant.
Colaborând cu acești voluntari, echipa a constatat că impulsurile electrice livrate în regiunea mâinii a cortexului somatosenzorial au evocat senzații care au rămas asociate cu mâna și nu s-au deplasat către alte părți ale corpului în timp.
Aceste senzații rareori persistau după oprirea stimulării – în medie, a avut loc o astfel de „senzație persistentă” la aproximativ 23.000 de încercări de stimulare, iar majoritatea au durat mai puțin de 10 secunde. Niciuna dintre ele nu a fost dureroasă și nu a necesitat intervenții medicale.
În cele din urmă, electrozii au devenit mai puțin sensibili în timp: 64% au rămas funcționali în medie – inclusiv 60% dintre electrozii unui participant după un deceniu complet în creier, deși electrozii au demonstrat o degradare accelerată mai târziu în studiu.
„Aceasta arată că această tehnologie nu trebuie să fie doar o soluție pe termen scurt pe care o testăm în laborator; industria poate începe să dezvolte soluții pe termen lung pentru pacienți”, a afirmat Charles Greenspon, Ph.D., profesor asistent în Departamentul de Chirurgie Neurologică de la Universitatea din Chicago.
Implicatiile depășesc sfera simțului tactil. Deoarece același tip de microstimulare este testat și în alte regiuni ale creierului care procesează vederea sau auzul, datele privind siguranța raportate în acest articol pun bazele pentru dispozitive de neuromodulare de calitate clinică care ar putea ajuta la restabilirea simțurilor pierdute într-un mod mai larg.
Colaborarea dintre Universitatea din Pittsburgh și Universitatea din Chicago continuă. Echipele continuă să îmbunătățească capacitățile microstimulării, inclusiv modalitățile de a face senzațiile să pară mai naturale, cum să controleze mai bine dispozitivul atunci când stimularea este activată și cum să simplifice calibrarea multor parametri care controlează senzațiile.
