Ochrnutý člověk chodí díky exoskeletu ovládanému myšlenkou

Po dvou letech cvičení a příprav dokázal zcela ochrnutý Francouz znovu chodit s pomocí exoskeletu – podpůrné konstrukci, kterou ovládá vlastními myšlenkami. Příslušné mozkové signály si cvičil v počítačové hře na virtuálním avataru.

Robotický exoskelet umožňuje kvadruplegikovi pohybovat všemi čtyřmi končetinami a také chodit. Jedná se teprve jen o experiment a do klinického využití ještě zbývá provést řadu zlepšení, konstruktéři nicméně první výsledky považují za „slibné“.

„Podařilo se nám uvést do provozu vůbec první semiinvazivní bezdrátový systém spojující lidský mozek a počítač, který slouží k dlouhodobé aktivaci všech čtyřech končetin,“ uvedl Alim-Louis Benabid, prezident výkonné rady společnosti Clinatec a emeritní profesor univerzity v Grenoblu.

V předchozím výzkumu mozkovo-počítačových systémů se využívaly více invazivní záznamová zařízení. To znamená, že snímače byly implatované až pod nejsvrchnější mozkovou membránu, kde však nakonec přestaly fungovat. S vnějším zařízením byly snímače navíc propojené kovovými vodiči, tedy dráty, což omezovalo pohyblivost pouze na jednu končetinu.

Osmadvacetiletý Thibault z Lyonu v nočním klubu utrpěl úraz míchy v oblasti krku. Při tomto úrazu v osmdesáti procentech případů dochází k částečnému nebo úplnému ochrnutí všech čtyř končetin. Po úrazu dokázal Thibault trochu pohybovat pouze bicepsem a levým zápěstím. S pomocí levé ruky tak mohl aspoň ovládat invalidní vozík. Nyní však má díky technologii možnosti mnohem širší.

Pro ovládání exoskeletu lékaři Thibaultovi implantovali dvě snímací zařízení, a to po obou stranách hlavy mezi mozek a pokožku. Tato zařízení snímají signály v senzomotorické části mozkové kůry, tedy v části, která ovládá vnímání a pohybové funkce.

Příprava trvala dva roky, kdy Thibault podstupoval řadu testů a cvičení. Začalo se jednoduchými duševními úkony, kdy se algoritmus zařízení cvičil v porozumění Thibaultovým myšlenkám. Během příprav se Thibault učil ovládat virtuálního avatara v počítačové hře. V duchu se soustředil na to, aby dosáhl na určitá místa, a exoskelet se na ně učil dosahovat s ním.

Badatelé měřili, kolik stupňů volnosti během úkolů Thibault dosáhne. Začalo se drobnými pohyby, jako například v duchu vypnout a zapnout vypínače. Poté se přešlo ke složitějším úkonům, jako je například chůze či zvedání předmětů.

Exoskelet má 14 kloubů a 14 stupňů volnosti, takže se Thibault může pohybovat 14 různými způsoby. Během testování 45 dnů zkoušel ovládat exoskelet a 95 dnů trénoval společně s odborníky doma u počítače. Trénink měl záhy vynikající výsledky: už dva měsíce po operaci Thibault dokázal zapnout vypínač pouze silou myšlenky ve 73 procentech pokusů. Za další tři měsíce zvládl s pomocí exoskeletu jednou rukou sáhnout na namalovanou tečku. A za půl roku po operaci se dokázal tečky dotknout oběma rukama a využít přitom osm směrů pohybu, včetně otáčení zápěstí.

Ovládání počítače silou myšlenky, přičemž o samotný pohyb se pak postará počítač a jím řízená mechanická struktura, otevírá nedozírné možnosti, nejen při léčbě kvadruplegiků. Zbývá však pořád spousta výzkumné práce. Nyní mají v Clinatecu tři nové pacienty a badatelé doufají, že jim jejich sysétm umožní chodit a udržovat rovnováhu bez závěsného systému.