Gert-Jan Oskam, 2011 yılında belden aşağısının felç olmasına neden olan bir motosiklet kazası geçirdiğinde Çin’de yaşıyordu. Şimdi bilim adamları, bir cihaz kombinasyonu kullanarak vücudunun alt kısmının kontrolünü ona geri verdiler.
Salı günü düzenlediği basın toplantısında Oskam, “12 yıldır ayaklarımın üzerinde durmaya çalışıyorum” dedi. “Artık normal ve doğal bir şekilde yürümeyi öğrendim.”
Nature dergisinde Çarşamba günü yayınlanan bir çalışmada İsviçreli araştırmacılar, Oskam’ın beyni ile omuriliği arasında yaralı bölümleri atlayarak “dijital bir köprü” oluşturan implantları tanımladılar. Keşif, 40 yaşındaki Oskam’ın yalnızca bir yürüteç yardımıyla dik bir rampada ayakta durmasını, yürümesini ve tırmanmasını sağladı. İmplant yerleştirildikten bir yıldan fazla bir süre sonra, bu yeteneklerini korudu ve aslında nörolojik iyileşme belirtileri göstererek, implant kapalıyken bile koltuk değnekleriyle yürümesine izin verdi.
Lozan’daki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde omurilik uzmanı olan ve basın toplantısında araştırmaya öncülük eden Grégoire Courtine, “Gert-Jan’ın düşüncelerini yakaladık ve bu düşünceleri, gönüllü hareketi yeniden sağlamak için omurilik uyarımına çevirdik” dedi.
Bay Oskam’a implantı yerleştiren Lozan Üniversitesi’nde sinirbilimci olan Jocelyne Bloch şunları ekledi: “İlk başta benim için oldukça bilim kurguydu ama bugün gerçek oldu.”
Son birkaç on yılda omurilik yaralanmalarının tedavisinde bir takım teknolojik gelişmeler olmuştur. 2016 yılında, Dr. liderliğindeki bir grup bilim adamı. Courtine, felçli maymunlara yürüme yeteneğini geri kazandırdı ve başka bir grup, bir adamın sakat elinin kontrolünü yeniden kazanmasına yardım etti. 2018 yılında, yine Dr. Elektrik darbe üreteçleriyle beyni uyarmanın bir yolu olan Courtine, kısmen felçli insanların tekrar yürümesine ve bisiklete binmesine olanak tanıyor. Geçen yıl, daha gelişmiş beyin stimülasyon teknikleri, felçli deneklerin tek bir tedavi gününde yüzmesini, yürümesini ve bisiklete binmesini sağladı.
Bay Oskam, son yıllarda stimülasyon prosedürlerinden geçmişti ve hatta bir dereceye kadar yürüyebiliyordu, ancak sonunda gelişimi durdu. Basın toplantısında Bay Oskam, bu stimülasyon teknolojilerinin kendisine hareketin yabancı bir şey, zihni ve bedeni arasında yabancı bir mesafe olduğunu hissettirdiğini söyledi.
Yeni arayüz bunu değiştirdi, “Daha önce uyarım beni kontrol ediyordu ve şimdi uyarımı kontrol ediyorum” dedi.
Yeni çalışmada, araştırmacıların beyin-omurga arayüzü olarak adlandırdıkları şey, Bay Oskam’ın -beynindeki elektrik sinyalleri olarak algılanabilen- niyetlerini okumak ve bunları kas hareketleriyle eşleştirmek için bir yapay zeka düşünce şifre çözücü kullandı. Düşünceden niyete ve eyleme kadar doğal hareketin etiyolojisi korunmuştur. Tek ekleme, Dr. Courtine, bunu omurganın yaralı kısımlarını kapsayan dijital köprü olarak tanımladı.
Çalışmaya dahil olmayan Newcastle Üniversitesi’nden bir sinirbilimci olan Andrew Jackson, “Özerklik ve komutların kaynağı hakkında ilginç sorular ortaya çıkarıyor” dedi. teknolojidir.”
doktor Jackson, bilim adamlarının on yıllardır beyni omurilik uyarıcılarına bağlama konusunda teoriler geliştirirken, ilk kez bir insan hastada bu kadar başarılı olduklarını da sözlerine ekledi. Söylemesi kolay, uygulaması çok daha zor” dedi.
Bu sonuca ulaşmak için araştırmacılar önce Bay Oskam’ın kafatasına ve omurgasına elektrotlar yerleştirdiler. Ekip daha sonra, vücudunun farklı bölgelerini hareket ettirmeye çalıştığında beyninin hangi bölgelerinin aydınlandığını gözlemlemek için bir makine öğrenimi programı kullandı. Bu zihin şifre çözücü, belirli elektrotların aktivitesini belirli niyetlerle eşleştirebildi: bir konfigürasyon, Bay Oskam ayak bileklerini hareket ettirmeye çalıştığında, diğeri ise kalçalarını hareket ettirmeye çalıştığında aydınlandı.
Daha sonra araştırmacılar, beyin implantını omurilik implantına bağlamak için farklı bir algoritma kullandılar; bu, vücudunun farklı bölgelerine elektrik sinyalleri göndererek hareketleri tetikledi. Algoritma, her bir kas kasılması ve gevşemesinin yönü ve hızındaki küçük değişiklikleri hesaba katmayı başardı. Sinyaller beyin ile omurga arasında her 300 milisaniyede bir gönderildiği için, Bay Oskam stratejisinde neyin işe yarayıp neyin yaramadığına göre hızla ince ayar yapabildi. Daha ilk tedavi seansında kalça kaslarını bükmeyi başardı.
Önümüzdeki birkaç ay boyunca araştırmacılar, beyin ve omurga arasındaki arayüzü, yürüme ve ayakta durma gibi temel eylemlere daha iyi uyum sağlayacak şekilde optimize etti. Bay Oskam, makul ölçüde sağlıklı görünen bir yürüyüşe kavuştu ve aylarca tedavi görmeden merdivenleri ve rampaları görece kolaylıkla aşabiliyordu. Ayrıca, bir yıllık tedaviden sonra, beyin-omurga arayüzünün yardımı olmadan hareketlerinde önemli gelişmeler olduğunu fark etti. Araştırmacılar bu gelişmeleri stres, denge ve yürüme testlerinde belgelediler.
Şimdi, sınırlı olarak, Bay Oskam evinin içinde dolaşabiliyor, arabaya binip inebiliyor ve bir barda içki içebiliyor. İlk defa, kontrolün kendisinde olduğunu hissettiğini söyledi.
Araştırmacılar çalışmalarındaki sınırlamaları kabul ettiler. Beyindeki ince niyetleri ayırt etmek zordur ve mevcut beyin-omurga arayüzü yürüme için uygun olsa da, muhtemelen üst vücut hareketinin iyileşmesi için aynı şey söylenemez. Tedavi aynı zamanda invazivdir ve birden fazla ameliyat ve saatlerce fizik tedavi gerektirir. Mevcut sistem tüm omurilik felçlerini düzeltmiyor.
Ancak ekip, daha fazla ilerlemenin tedaviyi daha erişilebilir ve sistematik hale getireceğini umuyordu. “Bu bizim gerçek hedefimiz,” dedi Dr. Courtine, “bu teknolojiyi dünya çapında ihtiyacı olan her hastaya sunmak.”
Salı günü düzenlediği basın toplantısında Oskam, “12 yıldır ayaklarımın üzerinde durmaya çalışıyorum” dedi. “Artık normal ve doğal bir şekilde yürümeyi öğrendim.”
Nature dergisinde Çarşamba günü yayınlanan bir çalışmada İsviçreli araştırmacılar, Oskam’ın beyni ile omuriliği arasında yaralı bölümleri atlayarak “dijital bir köprü” oluşturan implantları tanımladılar. Keşif, 40 yaşındaki Oskam’ın yalnızca bir yürüteç yardımıyla dik bir rampada ayakta durmasını, yürümesini ve tırmanmasını sağladı. İmplant yerleştirildikten bir yıldan fazla bir süre sonra, bu yeteneklerini korudu ve aslında nörolojik iyileşme belirtileri göstererek, implant kapalıyken bile koltuk değnekleriyle yürümesine izin verdi.
Lozan’daki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde omurilik uzmanı olan ve basın toplantısında araştırmaya öncülük eden Grégoire Courtine, “Gert-Jan’ın düşüncelerini yakaladık ve bu düşünceleri, gönüllü hareketi yeniden sağlamak için omurilik uyarımına çevirdik” dedi.
Bay Oskam’a implantı yerleştiren Lozan Üniversitesi’nde sinirbilimci olan Jocelyne Bloch şunları ekledi: “İlk başta benim için oldukça bilim kurguydu ama bugün gerçek oldu.”
Son birkaç on yılda omurilik yaralanmalarının tedavisinde bir takım teknolojik gelişmeler olmuştur. 2016 yılında, Dr. liderliğindeki bir grup bilim adamı. Courtine, felçli maymunlara yürüme yeteneğini geri kazandırdı ve başka bir grup, bir adamın sakat elinin kontrolünü yeniden kazanmasına yardım etti. 2018 yılında, yine Dr. Elektrik darbe üreteçleriyle beyni uyarmanın bir yolu olan Courtine, kısmen felçli insanların tekrar yürümesine ve bisiklete binmesine olanak tanıyor. Geçen yıl, daha gelişmiş beyin stimülasyon teknikleri, felçli deneklerin tek bir tedavi gününde yüzmesini, yürümesini ve bisiklete binmesini sağladı.
Bay Oskam, son yıllarda stimülasyon prosedürlerinden geçmişti ve hatta bir dereceye kadar yürüyebiliyordu, ancak sonunda gelişimi durdu. Basın toplantısında Bay Oskam, bu stimülasyon teknolojilerinin kendisine hareketin yabancı bir şey, zihni ve bedeni arasında yabancı bir mesafe olduğunu hissettirdiğini söyledi.
Yeni arayüz bunu değiştirdi, “Daha önce uyarım beni kontrol ediyordu ve şimdi uyarımı kontrol ediyorum” dedi.
Yeni çalışmada, araştırmacıların beyin-omurga arayüzü olarak adlandırdıkları şey, Bay Oskam’ın -beynindeki elektrik sinyalleri olarak algılanabilen- niyetlerini okumak ve bunları kas hareketleriyle eşleştirmek için bir yapay zeka düşünce şifre çözücü kullandı. Düşünceden niyete ve eyleme kadar doğal hareketin etiyolojisi korunmuştur. Tek ekleme, Dr. Courtine, bunu omurganın yaralı kısımlarını kapsayan dijital köprü olarak tanımladı.
Çalışmaya dahil olmayan Newcastle Üniversitesi’nden bir sinirbilimci olan Andrew Jackson, “Özerklik ve komutların kaynağı hakkında ilginç sorular ortaya çıkarıyor” dedi. teknolojidir.”
doktor Jackson, bilim adamlarının on yıllardır beyni omurilik uyarıcılarına bağlama konusunda teoriler geliştirirken, ilk kez bir insan hastada bu kadar başarılı olduklarını da sözlerine ekledi. Söylemesi kolay, uygulaması çok daha zor” dedi.
Bu sonuca ulaşmak için araştırmacılar önce Bay Oskam’ın kafatasına ve omurgasına elektrotlar yerleştirdiler. Ekip daha sonra, vücudunun farklı bölgelerini hareket ettirmeye çalıştığında beyninin hangi bölgelerinin aydınlandığını gözlemlemek için bir makine öğrenimi programı kullandı. Bu zihin şifre çözücü, belirli elektrotların aktivitesini belirli niyetlerle eşleştirebildi: bir konfigürasyon, Bay Oskam ayak bileklerini hareket ettirmeye çalıştığında, diğeri ise kalçalarını hareket ettirmeye çalıştığında aydınlandı.
Daha sonra araştırmacılar, beyin implantını omurilik implantına bağlamak için farklı bir algoritma kullandılar; bu, vücudunun farklı bölgelerine elektrik sinyalleri göndererek hareketleri tetikledi. Algoritma, her bir kas kasılması ve gevşemesinin yönü ve hızındaki küçük değişiklikleri hesaba katmayı başardı. Sinyaller beyin ile omurga arasında her 300 milisaniyede bir gönderildiği için, Bay Oskam stratejisinde neyin işe yarayıp neyin yaramadığına göre hızla ince ayar yapabildi. Daha ilk tedavi seansında kalça kaslarını bükmeyi başardı.
Önümüzdeki birkaç ay boyunca araştırmacılar, beyin ve omurga arasındaki arayüzü, yürüme ve ayakta durma gibi temel eylemlere daha iyi uyum sağlayacak şekilde optimize etti. Bay Oskam, makul ölçüde sağlıklı görünen bir yürüyüşe kavuştu ve aylarca tedavi görmeden merdivenleri ve rampaları görece kolaylıkla aşabiliyordu. Ayrıca, bir yıllık tedaviden sonra, beyin-omurga arayüzünün yardımı olmadan hareketlerinde önemli gelişmeler olduğunu fark etti. Araştırmacılar bu gelişmeleri stres, denge ve yürüme testlerinde belgelediler.
Şimdi, sınırlı olarak, Bay Oskam evinin içinde dolaşabiliyor, arabaya binip inebiliyor ve bir barda içki içebiliyor. İlk defa, kontrolün kendisinde olduğunu hissettiğini söyledi.
Araştırmacılar çalışmalarındaki sınırlamaları kabul ettiler. Beyindeki ince niyetleri ayırt etmek zordur ve mevcut beyin-omurga arayüzü yürüme için uygun olsa da, muhtemelen üst vücut hareketinin iyileşmesi için aynı şey söylenemez. Tedavi aynı zamanda invazivdir ve birden fazla ameliyat ve saatlerce fizik tedavi gerektirir. Mevcut sistem tüm omurilik felçlerini düzeltmiyor.
Ancak ekip, daha fazla ilerlemenin tedaviyi daha erişilebilir ve sistematik hale getireceğini umuyordu. “Bu bizim gerçek hedefimiz,” dedi Dr. Courtine, “bu teknolojiyi dünya çapında ihtiyacı olan her hastaya sunmak.”