Znajdź zawartość

Gdy w 2008 roku Zhigang He z Harvard Medical School zregenerował poważnie uszkodzony nerw wzrokowy myszy, pojawiła się nadzieja, że w podobny sposób będzie można reperować uszkodzenia rdzenia kręgowego prowadzące do paraliżu. Amerykańscy naukowcy przeprowadzili właśnie przełomowe badania, w wyniku których doprowadzili do regeneracji komórek nerwowych w uszkodzonym rdzeniu kręgowym. Uszkodzenia rdzenia, uznawane dotychczas za nienaprawialne, prowadzą do różnych form paraliżu. Zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine (UC Irvine), San Diego (UC San Diego) oraz Uniwersytetu Harvarda opracowali technikę, dzięki której "cofnęli zegar" komórkowy, doprowadzając do ich ponownego wzrostu i regeneracji połączeń nerwowych. Przełomu dokonano usuwając enzym PTEN, który jest odpowiedzialny za kontrolę kinazy mTOR odpowiedzialnej za wzrost komórek. Podczas ich wzrostu PTEN jest mało aktywny, jednak po zakończeniu procesu tworzenia się tkanki PTEN zostaje włączony blokując mTOR i uniemożliwiając regenerację w przypadku uszkodzenia. Zhigang He oraz Oswald Steward i Binhai Zheng wraz ze swoimi zespołami wypróbowali metody, którą He użył w 2008 roku do reneneracji nerwu wzrokowego. Okazało się, że działa ona również w przypadku rdzenia kręgowego. Dotychczas tak solidna regeneracja nerwów nie była możliwa w obrębie rdzenia. Paraliże i utraty funkcji spowodowane uszkodzeniami rdzenia były uznawane za nieodwracalne, ale nasze odkrycie pokazuje drogę do potencjalnego opracowania terapii, która umożliwi regenerację połączeń nerwowych po uszkodzeniu rdzenia u ludzi - mówi Oswald Steward. Uczeni badają teraz, czy rzeczywiście ich metoda prowadzi do odzyskania funkcji motorycznych przez myszy. Jeśli tak, to w następnym etapie swoich badań zajmą się sprawdzaniem optymalnego czasu, w jakim powinna rozpocząć się terapia oraz metod dostarczania leków koniecznych do jej prowadzenia.

Profesor Noam Sobel oraz współpracujący z nim Anton Plotkin, Aharon Weissbrod i Lee Sela z Instytutu Weizmanna opracowali technologię, która pozwala sterować urządzeniami za pomocą... powietrza wydmuchiwanego i wciąganego nosem. Izraelski system wykrywa zmiany ciśnienia w nozdrzach i przekłada te dane na sygnały elektryczne. Głównym celem naukowców jest umożliwienie osobom z niewładnymi kończynami sterowania wózkiem czy komunikowania się z innymi. Technologia została przetestowana zarówno przez osoby zdrowe, jak i całkowicie sparaliżowane. Okazało się, że pozwala ona pokonać wózkiem inwalidzkim skomplikowany tor przeszkód. Umożliwia też na korzystanie z gier komputerowych z niemal taką samą prędkością jak za pomocą klawiatury czy myszy. Wdychanie i wydychanie powietrza nosem to bardzo precyzyjny i łatwy do kontrolowania mechanizm. Odbywa się on dzięki pomocy podniebienie miękkiego. Ono jest z kolei sterowana za pomocą nerwów połączonych bezpośrednio z mózgiem. To skłoniło Sobela i jego zespół do stwierdzenia, że nawet u osób najciężej sparaliżowanych kontrola podniebienia miękkiego została zachowana. Badania przeprowadzone za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego pokazały, że uczeni mają rację, a w kontroli podniebienia miękkiego bierze udział kilka obszarów mózgu. Zauważono też, że obszary te w dużej mierze pokrywają się z obszarami odpowiedzialnymi za naukę mówienia, co sugerowało, iż kontrola przepływu powietrza nosem jest intuicyjna. Izraelczycy stworzyli więc urządzenie z czujnikiem montowanym przy ujściu nozdrzy. Zbudowano też odpowiednią wersję dla osób korzystających z respiratora. Testy na zdrowych wypadły pomyślnie, urządzenie wypróbowano więc na chorych. Jedna z pacjentek, która przeszła udar przed 7 miesiącami, po kilku dniach nauki napisała list do swojej rodziny. Z kolei pacjent, który jest sparaliżowany od 18 lat stwierdził, że nowe urządzenie jest znacznie łatwiejsze w użyciu niż systemy wykorzystujące ruchy powiek. Chorzy byli w stanie pisać listy i grać w gry komputerowe. Nauczenie się sterowania wózkiem inwalidzkim zajmowało im 15 minut. Dwa wciągnięcia powietrza informują urządzenie, że wózek ma jechać do przodu. Dwa wydmuchnięcia powodują jazdę w tył. Wydmuchnięcie i wciągnięcie to skręt w lewo, wciągnięcie i wydmuchnięcie - w prawo. Testy pokazały, że osoba sparaliżowana od szyi w dół radzi sobie z wózkiem równie dobrze, jak osoba zdrowa. Jako że przepływ powietrza jesteśmy w stanie precyzyjnie kontrolować, powietrze wciągamy i wydmuchujemy, podmuch może być słaby i mocny, długi i krótki, programiści będą w stanie stworzyć skomplikowany "język" umożliwiający precyzyjne sterowanie różnymi przedmiotami. Izraelska technologia ma sporo zalet. Jest tania, prosta i łatwo się z niej korzysta. Przyda się ona nie tylko niepełnosprawnym. Może posłużyć przecież jako "trzecia ręka" pilotom czy chirurgom.

49-letni Australijczyk Russell McPhee odzyskał władzę w nogach po 23 latach paraliżu. Zastosowana u niego terapia polegała na wstrzykiwaniu botoksu, znanego także jako botulina lub jad kiełbasiany. Przyczyną utraty kontroli nad kończynami był udar mózgu. Skala uszkodzeń organizmu była tak wielka, że lekarze opiekujący się mężczyzną obawiali się, że nigdy nie opuści on szpitala. Na szczęście po pewnym czasie okazało się, że sytuacja wygląda nieco lepiej, niż początkowo sądzono, lecz organizm chorego nie odzyskał kontroli nad nogami. Paraliż kończyn u Russella przybrał charakterystyczną formę. Zamiast całkowitej utraty zdolności do poruszania, mięśnie jego nóg wpadły w spazm, czyli stan nieprzerwanego napięcia. Jak się później okazało, nietypowa forma uszkodzenia pozwoliła pacjentowi na częściowe odzyskanie sprawności. Do leczenia Australijczyka wykorzystano botoks, czyli jad kiełbasiany - jedną z najsilniejszych toksyn znaną człowiekowi, wytwarzaną naturalnie przez beztlenowe bakterie Clostridium botulinum. Dzięki odpowiedniej dawce trucizny oraz doborowi miejsc jej wstrzyknięcia udało się zablokować aktywność neuronów odpowiedzialnych za spazm, pozwalając jednocześnie na odzyskanie częściowej kontroli nad ruchami zależnymi od woli. Po osiemnastu miesiącach leczenia Russell jest w dużym stopniu sprawny. Co najważniejsze, jest niemal samodzielny i porusza się po własnym domu, a nawet po najbliższym sąsiedztwie. Sam chory przyznaje, że pierwsze próby podniesienia się z wózka inwalidzkiego były wyjątkowo trudne. Nie wystarczy tylko otrzymać zastrzyk z botoksu, by potem pójść do łóżka i od rana móc chodzić. Potrzeba sporego nakładu ciężkiej pracy, opowiada. Na szczęście w jego przypadku odzyskanie sprawności było możliwe, ponieważ utrzymujący się latami stan ciągłego pobudzenia mięśni nie pozwolił na ich zanik. Ogromną inspiracją dla Russella był związek z jego partnerką, Kerry. To ona pomogła mu wyjść z depresji, w jaką wpadł, i to dzięki niej rozpoczął rehabilitację. Szczęśliwa para planuje teraz ślub i wszystko wskazuje na to, że pan młody podejdzie do ołtarza o własnych siłach.

Naukowcy udowodnili, że możliwe jest przesyłanie impulsów z mózgu bezpośrednio do kończyn, z pominięciem kręgosłupa. To nadzieja dla osób, które po urazach kręgosłupa nie są w stanie poruszać kończynami. Uczeni z University of Washington użyli swojego "interfejsu mózgowo-maszynowego" na tymczasowo sparaliżowanej małpie. Urządzenie, wielkości telefonu komórkowego, interpretuje sygnały z mózgu i zamienia je na sygnały elektryczne, pobudzające mięśnie rąk. Wykazano, że po założeniu blokady na kręgosłup zwierzęcia i wykonaniu połączenia pomiędzy mózgiem a ramionami, małpa była w stanie kurczyć mięśnie. To pierwszy krok w kierunku bardziej skomplikowanych ruchów, jak chwytanie kubka czy naciskanie guzika. Główny autor badań, doktor Chet Moritz, uważa że uda się tak przystosować jego urządzenie, by w przyszłości sparaliżowani odzyskali władzę w kończynach. Przy okazji odkryto, że małpy są w stanie nauczyć każdą z komórek nerwowych kory motorycznej by zawiadowała ruchem mięśni. Nie muszą być to te komórki, które zwykle za to odpowiadają. Minie prawdopodobnie kilkadziesiąt lat, zanim podobne techniki trafią do powszechnego użytku. Urządzenie zostało przetestowane na zwierzęciu, które w rzeczywistości nie miało uszkodzonego kręgosłupa. Nie wiadomo też, czy sprawdzi się ono u człowieka. Ponadto działa ono tylko w jedną stronę, od mózgu do kończyny. Do prawidłowego ruchu konieczna jest informacja zwrotna do mózgu.

Izraelska firma Argo Medical Technologies jest autorem urządzenia ReWalk, które umożliwia coś, co wcześniej było nie do pomyślania - pozwala poruszać się osobom sparaliżowanym od pasa w dół. Od kilku miesięcy w Sheba Medical Centre trwają testy kliniczne ReWalk. Urządzenie to rodzaj egoszkieletu mocowanego do pasa i nóg osoby sparaliżowanej. Jego posiadacz musi nosić też niewielki plecak. Kontrolowanie urządzenia odbywa się dzięki balansowaniu ciałem. Gdy pochylimy się do przodu, ReWalk otrzymuje sygnał, że chcemy iść. Dzięki niemu osoby sparaliżowane mogą poruszać się, stać, wchodzić po schodach czy prowadzić samochód. Możliwości ReWalk zachwycają jego użytkowników. Jednym z nich jest były żołnierz wojsk spadochronowych Radi Kaiof. W czasie służby został on ranny i od 20 lat poruszał się na wózku inwalidzkim. Teraz, dzięki ReWalk, znowu chodzi. Twórcą urządzenia jest inżynier Amit Goffer. Sam jest sparaliżowany i zaczął szukać rozwiązania alternatywnego dla wózka. ReWalk nie tylko pozwala sprawniej się poruszać, ale dzięki zmianie pozycji ciała pacjent może uniknąć wielu problemów zdrowotnych związanych z długotrwałym używaniem wózka. Ponadto zdecydowanie poprawia stan psychiczny pacjentów, którzy są dzięki ReWalk bardziej samodzielni. ReWalk ma pewne ograniczenia - mogą się nim posługiwać tylko osoby, które mają pełną władzę w ramionach, a ich układ krwionośny i kości są zdrowe.

Stany Zjednoczone prowadzą badania nad nowymi rodzajami broni nie zadającej ran. Ostatnio informowaliśmy o powstaniu, wykorzystującego mikrofale, Systemu Aktywnego Powstrzymywania (ADS) zwanego Silent Guardian. Okazuje się jednak, że nie jest to jedne urządzenie tego rodzaju. Zarząd Technologii Lotniczych (Aviation Applied Technology Directorate - AATD) opracował system, który paraliżuje tłumy za pomocą... światła. Wykorzystuje on technologię firmy Peak Beam Systems, która produkuje bardzo jasno świecące latarki i system oświetlenia, wykorzystywane m.in. przez wojsko i policję. Nowy system korzysta z ksenonowych źródeł światła, których jasność wynosi 7,3 miliona kandeli. Wykorzystany zostanie też efekt stroboskopowy, czyli szybkie migotanie światła. Zdaniem naukowców wystarczy to do wywołania krótkotrwałych efektów, takich jak np. paraliż, u osób, które znajdą się w zasięgu promienia świetlnego. Obecnie trwają szczegółowe prace, które mają na celu zbadanie, w jaki sposób takie światło wpływa na człowieka i czy na pewno nie wyrządzi mu jakiejś szkody. Uczeni szukają też optymalnej do osiągnięcia założonych celów częstotliwości i modulacji amplitudy promienia świetlnego. Nowy system ma zostać przystosowany do montowania na samochodach, samolotach oraz do używania ręcznego. Jego testy rozpoczną się w marcu i potrwają przez około rok.

Chińczycy z sukcesem przeszczepili 5 osobom cierpiącym na choroby kręgosłupa szyjnego krążki międzykręgowe (dyski) pochodzące od zmarłych dawców. To wielki przełom, tym bardziej, że nie ma konieczności podawania leków immunosupresyjnych, które hamując aktywność układu odpornościowego, zapobiegają odrzutom. Keith Luk z Uniwersytetu Hongkońskiego i Dike Ruan z Naval General Hospital zoperowali 5 osób (1 kobietę i 4 mężczyzn). Średnia wieku pacjentów wynosiła 47 lat. Po pięciu latach od przeszczepu złagodzono większość objawów, m.in.: drętwienie, osłabienie siły mięśniowej oraz sztywność chodu. Żadna z osób nie narzekała na poważniejsze dolegliwości bólowe. U jednego pacjenta kręgi spontanicznie zrosły się, powodując usztywnienie szyi (tzw. blok). Przed transplantacją u jednej osoby z chorobą degeneracyjną dysków wystąpiło uszkodzenie nerwu, a wskutek tego paraliż i niemożność chodzenia. Po operacji pacjent mógł się poruszać o kulach — opowiada Ruan. U nikogo nie doszło do odrzucenia przeszczepu. Zawdzięczamy to prawdopodobnie budowie anatomicznej krążków. Do otoczonego pierścieniem włóknistym jądra miażdżystego nie dociera bowiem krew, a więc i komórki układu odpornościowego.

Naukowcom z Brown University i Massachusetts General Hospital udało się dokonać dużego kroku naprzód w kierunku wynalezienia implantu, który pozwoliłby osobom sparaliżowanym na kontrolowanie swoich kończyn. W ostatnim wydaniu magazynu Nature opisują przypadku dwóch pacjentów z wszczepionym implantem, którzy potrafili za pomocą myśli kontrolować komputerem i ramieniem robota. Po raz pierwszy udało się osiągnąć takie wyniki w przypadku ludzkich implantów. Obecnie uczeni pracują nad udoskonaleniem swojego wynalazku tak, by był on w pełni przydatny podczas codziennego życia pacjentów. Urządzenia, nad którymi pracują mają wykorzystywać komunikację bezprzewodową, być w pełni wszczepialne, zapewniać większą szybkość i dokładność ruchów, które mogłyby wykonywać osoby wyposażone w takie implanty. To bardzo ważne badania, ponieważ wykazały, że nawet gdy od wypadku, który pozbawił pacjenta władzy w kończynach miną lata, mózg wciąż wysyła sygnały, które można wykorzystać – mówi Joseph Pancrazio, dyrektor programowy badań inżynierii neuronowej Narodowego Instytutu Badań nad Chorobami Neurologicznymi i Udarami. Zespół [z Brown University i Massachusetts General Hospital – red.] naprawdę przesunął granice naszego poznania – dodał. Podczas uszkodzeń rdzenia kręgowego i niektórych typów udarów, zniszczeniu ulegają kanały komunikacyjne pomiędzy mózgiem a mięśniami. Implanty mają za zadanie zbierać i przetwarzać istniejące sygnały tak, by można było za ich pomocą kierować kursorem na ekranie, ramieniem roboty, czy nawet sparaliżowaną kończyną. Grupa z Brown/MGH po raz pierwszy zastosowała implant wszczepiany do ludzkiego mózgu w czerwcu 2004 roku. Od tamtego czasu docierały do wiadomości publicznej szczątkowe informacje, które wskazywały na to, że eksperyment daje pozytywne rezultaty. Publikacja na Nature jest pierwszym dokładnym przeglądem jego wyników. Zastosowany implant wyprodukowany został przez firmę Cyberkinetics Neurotechnology Systems. Składa się on ze 100 elektrod, które nagrywają sygnały z setek neuronów kory motorycznej. Specjalny program komputerowy tłumaczy następnie sygnały tak, by były one zrozumiałe dla urządzenia, które ma być kontrolowane. Pierwszy z pacjentów, 25-latek sparaliżowany wskutek rany zadanej nożem, bardzo szybko nauczył się kontrolować kursor komputera, wykorzystywać program pocztowy, włączać telewizor i przełączać kanały. Po podłączeniu do sztucznego ramienia mógł nim sterować, podnosić cukierek i kłaść go we wskazanym miejscu. Dwóch innych pacjentów również kontrolowało kursor, ale jeszcze nie próbowali operować sztucznym ramieniem. Podobnych eksperymentów od lat dokonywano na zwierzętach. Ten jest pierwszym, w którym z powodzeniem zastosowano go na ludziach. Pomimo sukcesu do skonstruowania użytecznego urządzenia, które poprawi jakość życia pacjentów jest jeszcze długa droga – mówi Andrew Schwartz, neurolog z University of Pittsburg. Wykorzystanie podobnych technologii u małp dało lepsze rezultaty, co pokazuje, że "ludzkie" implany może jeszcze udoskonalić.