Da en mand fra USA for otte år siden kom ud for en alvorlig ulykke og blev lam fra skuldrene af og nedefter, regnede han formentlig ikke med, at han nogensinde ville komme til at kunne spise selv igen eller tage en tår af en kaffekop på egen hånd.
Men det, der for blot nogle få år siden så umuligt ud, er nu blevet en realitet på grund af et videnskabeligt gennembrud, som amerikanske forskere står bag.
\ Historien kort
- Banebrydende teknologi opfanger signaler i en lam mands hjerne og aktiverer muskler i hans arm og hånd.
- Manden kan for første gang i otte år løfte en gaffel og holde om en kop.
- Forskningsresultatet er det seneste af en række fremskridt på området. Næste skridt bliver at få lammede folk til at gå igen.
Ved hjælp af avanceret teknologi har forskerne indsat elektroder, som kan afkode hjernens signaler, i mandens hoved og overført signalerne til elektroder i armen og hånden, som derefter reagerer på dem.
Dermed kan manden holde om ting og trække dem til sig for første gang i otte år.
Gennembruddet er ifølge de amerikanske forskere det første skridt på vejen imod at kunne give personer med alvorlige lammelser mulighed for at vende delvist tilbage til et normalt liv.
»Vores forskning er i sine tidlige stadier, men vi mener, at denne neuro-protese kan give folk med lammelser muligheden for at genvinde brugen af arme og hænder for igen at kunne udføre dagligdagsopgaver og blive mere selvstændige,« fortæller ph.d. og forsker ved Cleveland FES Center Bolu Ajiboye i en pressemeddelelse.
Det nye forskningsresultat er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift The Lancet.
Kobler to tidligere teknologier
Mads Jochumsen er adjunkt ved Institut for Medicin og Sundhedsteknologi på Aalborg Universitet og forsker blandt andet i kommunikation mellem hjernen og proteser.
Han har ikke deltaget i det nye studie, men han har læst det og synes, at det er meget interessant.
Mads Jochumsen er enig i, at det er det næste skridt imod at give personer med alvorlige lammelser deres selvstændighed tilbage.
»Vi har tidligere set, at man har afkodet hjernens signaler for at styre en robotarm, eller at man har brugt signaler fra muskler i eksempelvis ansigtet til at aktivere muskler i hånden og armen ved hjælp af elektroder,« fortæller Mads Jochumsen og tilføjer:
»Det her er det første eksempel på, at man kombinerer de to ting og tager signalerne direkte fra hjernen og fører dem ned i elektroder i hånden og på den måde omgår den skade, der er på rygraden. Det er meget spændende det her.«
I artiklen her kan du læse mere om det andet videnskabelige gennembrud, hvor forskere fik en mand til at styre en robotarm alene ved hjælp af tankerne.
\ Læs mere
Forsker udvikler neuro-protese
I det nye gennembrud har forskerne omgået den skade, som den 53-årige mandlige patient havde pådraget sig på rygraden otte år forinden.
Det har de gjort ved at lave en såkaldt neuro-protese, altså en protese, som kan erstatte den tabte neurale funktion i rygmarven, hvor signalerne fra hjernen går igennem for at komme ud til armen og hånden.
Først indsatte forskerne elektroder i den del af mandens hjerne, som står for bevægelse, og bad manden forestille sig, at han bevægede sin arm og hånd.
Elektroderne i hjernen opfangede på den måde de signaler, som mandens hjerne udsendte, når han ville udføre de forskellige bevægelser.
Manden brugte herefter fire måneder i en simulator, hvor han lærte at tænke på at bruge sin arm og hånd igen, og en computersimuleret arm lærte hjernens signaler at kende.
\ Læs mere
Arm og hånd skulle genoptrænes efter otte år
Efterfølgende indsatte forskerne 36 elektroder i mandens arm og hånd.
Elektroderne fungerer ved at stimulere musklerne til at trække sig sammen og skabe bevægelse - eksempelvis at knytte hånden og fingrene.
\ Skader i nakken leder til lammelser i hele kroppen
Lammelser er oftest forårsaget af skader på rygmarven.
Sker skaden i nakken, kan det lede til fuld lammelse af hele kroppen.
Der sker simpelthen det, at de nerver, som skal sende signaler fra hjernen til eksempelvis hånden, bliver revet over, og så kommer der ingen information igennem.
Derfor har man også forsøgt sig med at udvikle systemer, som ikke er afhængige af signaler fra hjernen.
Eksempelvis har forskere udviklet et system, som tillader, at lamme personer kan styre deres kørestol med tungen.
Efter elektroderne var indopereret, brugte forskerne otte timer om ugen i 18 uger på at sende signaler ind i hånden og armen for at styrke muskulaturen, der ikke var blevet brugt i otte år.
Herefter koblede lægerne og forskerne signalerne fra hjernen til elektroderne, så de udførte de funktioner, som manden forestillede sig.
\ Læs mere
12 måneder at lære at spise og drikke kaffe
I løbet af de næste 12 måneder blev samarbejdet mellem mand og computer fintunet. Eksempelvis kontrollerede computeren indledningsvist hånden, og manden skulle så forestille sig, at det var ham, som lavede bevægelserne.
På den måde kunne computeren koble hjernesignaler til handling, så da manden selv overtog styringen, vidste computeren, hvordan den skulle reagere på de forskellige signaler fra hjernen ved at stimulere de forskellige elektroder i armen og hånden.
Efter 12 måneder med det nye system kunne manden for første gang i otte år drikke en kop kaffe på egen hånd og spise selv.
I alt har manden ved tilblivelsen af den videnskabelige artikel benyttet neuro-protesen i 717 dage.
»Selvom lignende systemer er blevet brugt før, har ingen af dem været i stand til at genskabe muligheden for at lave simple dagligdags gøremål, og de har ikke været i stand til at gøre det muligt for patienter at række ud efter noget og gribe fat om det,« siger Bolu Ajiboye og fortsætter:
»Vores system er baseret på en teknologi, som allerede findes, og vi vil fortsætte med at forbedre det til at blive til et fuldt ud implementérbart system, der kan overføre signaler fra hjernen til hånden trådløst. Det kan med tiden give mere præcision, bedre kontrol og højere hastighed i bevægelserne for de patienter, som kommer til at benytte sig af det.«
Næste skridt bliver at få folk til at gå igen
Mads Jochumsen mener, at de amerikanske forskere har udviklet et meget avanceret system, og han forventer, at det næste store gennembrud bliver, at man også kan få folk med lammelser til at gå igen.
»Det vil være det næste store skridt,« siger han og henviser blandt andet til, at forskere i 2016 lykkedes med at få en abe til at gå igen ved hjælp af lignende teknologi.
Mads Jochumsen mener også, at teknologien endnu ikke har vist sit fulde potentiale.
Her henviser han blandt andet til, at de amerikanske forskere har benyttet den på en patient, som har været lam i otte år.
Det vil sige, at han i otte år hverken har brugt musklerne i hånden eller den del af hjernen, som skaber de signaler, der skal til for at kontrollere hånden.
»Han skulle først lære det hele igen, og det er selvfølgelig en begrænsning. Det ville være interessant at se, hvordan systemet havde fungeret på en person, der lige havde været ude for en ulykke og stadig havde både musklerne i armen og i hånden samt ikke havde behov for at lære alle bevægelserne igen,« siger Mads Jochumsen.
\ Læs mere
Sender ikke signaler tilbage til hjernen
Det nye system er heller ikke helt uden problemer.
Blandt andet er hjernens signalveje meget komplicerede, og Mads Jochumsen tvivler på, at det nogensinde bliver muligt at genskabe en fuldt funktionel krop ved hjælp af neuro-proteser.
»Dertil er kroppen for kompliceret,« siger han.
Derudover er der en indlagt begrænsning i teknologien, fordi manden, som fik neuro-protesen implanteret i armen, hånden og hjernen, hele tiden var nødt til at holde øje med armen, når han bevægede den.
Det skyldes, at armen ikke sender signaler tilbage den anden vej, så manden har ikke en intuitiv følelse af, hvor armen er.
Manden var desuden nødt til at bruge en støtte til armen, da den efter otte års lammelse var så svag, at han end ikke kunne holde den oppe selv.
