211service.com
Hersencontrole van verlamde ledematen laat aap weer lopen
Een schematische weergave van hoe Zwitserse wetenschappers een draadloze verbinding tot stand brachten tussen de hersenen van een verlamde aap en zijn ruggenmerg, waardoor hij kon lopen.
In een stap in de richting van een elektronische behandeling voor verlamming, zeggen Zwitserse wetenschappers dat twee gedeeltelijk verlamde apen in staat zijn geweest om te lopen onder controle van een hersenimplantaat.
De studies, uitgevoerd aan de École Polytechnique Fédérale in Lausanne, Zwitserland, creëerden met succes een draadloze brug tussen de hersenen en de achterpoten van de apen, waardoor ze met een voorzichtige gang langs een loopband konden voortbewegen.
Het onderzoek, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , brengt verschillende technologieën samen: een hersenimplantaat dat de intentie van een dier om te lopen detecteert, elektroden die aan het onderste ruggenmerg zijn bevestigd die de loopspieren kunnen stimuleren, en een draadloze verbinding tussen beide.
Fantastisch om te laten zien dat je die aan elkaar kunt koppelen, zegt Tsjaad knop , hoofd van het Center for Bioelectronic Medicine aan het Feinstein Institute for Medical Research in New York. Bouton werkte onlangs met een menselijke vrijwilliger die hersensignalen gebruikte om zijn verlamde hand te controleren, door middel van een met elektroden bekabelde mouw, en anderen hebben aangetoond dat patiënten hersencontrole kunnen krijgen over robots .
Het nieuwe onderzoek lijkt de eerste keer te zijn dat draadloze hersencontrole werd ingesteld om het lopen bij een dier te herstellen. Het maakt deel uit van een campagne van wetenschappers om systemen te ontwikkelen die volledig implanteerbaar en onzichtbaar zijn en die de wilskracht van verlamde mensen kunnen herstellen, zegt Bouton.
De experimenten zijn uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Gregoire Courtine , een neurowetenschapper die gespecialiseerd is in epidurale elektrische stimulatie, of het zappen van het onderste ruggenmerg als een manier om stapbewegingen uit te lokken.
In tegenstelling tot armbewegingen is lopen een geautomatiseerde beweging die op een gedeeltelijk onafhankelijke manier wordt gecoördineerd door het ruggenmerg. De groep van Courtine toonde eerder aan dat ze een verlamde rat konden laten lopen door zijn ruggengraat te stimuleren. Maar in dat geval waren de onderzoekers als poppenspelers die de achterpoten van het dier bestuurden.
In hun rapport beschrijven de wetenschappers hoe ze de volgende stap namen: de hersenen van een dier het lopen laten regelen.
Twee resusapen liepen verwondingen op aan één zijde van het ruggenmerg, waardoor een been tijdelijk verlamd raakte. Het team van Courtine implanteerde vervolgens operatief een reeks elektroden ter grootte van een punaise in hun hersenen, die de elektrische activiteit van neuronen kunnen registreren in een deel van de hersenen dat de beenbewegingen aanstuurt.
Met behulp van een draadloze zender die is ontwikkeld aan de Brown University en die zich aan de schedel hecht, werden deze hersensignalen doorgegeven aan een speciaal jasje dat door de apen werd gedragen. Als de aap aan lopen dacht, activeerde het een voorgeprogrammeerde reeks elektrische stimuli naar het onderste ruggenmerg.
Zonder hulp van het systeem sprong een aap met bungelend been over een loopband. Toen het systeem echter eenmaal was ingeschakeld, begon de aap het been op te tillen en te laten zakken en er gewicht op te plaatsen.
Courtine is oprichter van een spin-off bedrijf van EPFL, G-Therapeutica , die ongeveer $ 40 miljoen heeft opgehaald en de technologie voor ruggenmergstimulatie ontwikkelt, hoewel deze nog niet wordt gecombineerd met hersenimplantaten.
Samen met Jocelyne Bloch, een neurochirurg in het Lausanne University Hospital en medeoprichter van het bedrijf, test het spinale stimulatie bij acht vrijwilligers als onderdeel van een revalidatieprogramma. Courtine zegt dat een van de volgende stappen zou zijn om te proberen patiënten directe hersencontrole over dergelijke systemen te geven, een experiment dat hij binnen vijf jaar hoopt uit te voeren.