Vzít do ruky gumový míček a hodit ho do otvoru. Jednoduchý, prostinký úkol, jaký zvládne i malé děcko. Pro někoho je to však stejně nereálné, jako skočit čtyři metry do výšky nebo uběhnout stovky za tři sekundy. Například kvadruplegik nedokáže pohnout ani prstem. Ale možná by mohl. Naznačuje to výsledek pokusů na opicích publikovaných ve vědecké týdeníku Nature (Ethier C. et al. Nature, doi: 10.1038/nature10987, 2012).
Ročně ochrne ve světě po poranění míchy asi 130 000 lidí. Asi polovina z nich má poškozenou míchu nad šestým krčním obratlem a ochrnou jim nejen nohy, ale i ruce. Pokud by si tito lidé něco přáli, pak je to získání aspoň částečné vlády aspoň nad jednou rukou.
Jednu z možností, jak jim to zajistit, představují složitá zařízení (tzv. brain machine interface čili BMI), která snímají aktivitu neuronů v pohybových centrech mozku, dešifrují je a překládají do kódu, na který může reagovat jiné zařízení, například stolní počítač nebo počítačem řízená robotická paže. Tenhle trik už vědci zvládli a dokonce ho úspěšně odzkoušeli na ochrnutých pacientech. Američan Matt Nagle ochrnutý po ráně nožem do krku ovládal s pomocí zařízení BrainGate například počítač nebo různé domácí spotřebiče.
Další možností je vrátit pohyb ruce stimulací svalů. I to už je dneska v principu zvládnuté. Využívá se přitom tak zvaná „functional electrical stimulation“ čili FES. Svaly ruky jsou stimulovány elektrickými impulsy, jež jsou přesně naprogramovány a dovolují pacientovi provést rukou jeden nebo několik málo jednoduchých pohybů. Pacient spouští program pohybem jiné části těla. Například po pohybu ramene zaznamenaného čidlem vydá ovládací jednotka povel pro FES a ta uvede ruku do naprogramovaného pohybu.
Tým vedený Lee Millerem z Northwestern University ve výše uvedené studii publikované v Nature propojil BMI a FES do jednoho funkčního celku. Vědci nejprve naučili opice vkládat gumový míček do otvoru automatu. Přitom snímali aktivitu neuronů v centru, jež v mozku opic řídí pohyb ruky. Získali tak typický „vzorec“ nažhavení neuronů potřebný pro pohyb. Pak napojili svaly na předloktí opice na elektrody FES a ty propojili s BMI zaznamenávajícím vzruchy pohybovém centru mozku. Mozek opice tak mohl komunikovat s rukou dvěma různými komunikačními kanály – přirozeně nervy, jež vedou z mozku přes míchu do paže, a uměle prostřednictvím elektrických obvodů spojujících BMI a FES. Pak dostala opice do ruky injekci anestetik, která přerušila přenos nervového signálu mezi mozkem a svaly předloktí. Za normálních okolností by opice už rukou nevládla. Do hry však vstoupily elektrody BMI a FES. Pokud bylo zařízení zapnuté, dokázala opice v devíti z deseti pokusů sebrat rukou gumový míček a vložit ho do otvoru automatu. Ruka poslouchala mozek, i když jejich spojení bylo přerušeno stejně, jako je tomu u člověka s poraněnou míchou. Rozdíl je jen v tom, že opici se po odeznění účinku anestetika vláda nad rukou vrátí. Tetraplegik ztratil kontrolu nad svými končetinami jednou provždy.
Sami autoři studie zdůrazňují, že jsou zatím na počátku řešení velmi komplikovaného problému. Systém dovoluje vykonat ochrnuté ruce jen velmi jednoduché pohyby. Pokud by měla ruka například psát, bylo by zapotřebí mnohem dokonalejšího a komplikovanějšího ovládání. Problém může nastat i s tím, že svaly končetin ochrnutého člověka časem ochabují a také mozková centra původně určená k řízení pohybu tuto schopnost pomalu ztrácejí. Ale na druhé straně je možné, že když budou ruka i mozek pracovat, tak k oslabení jejich funkcí nedojde.
Lee Miller je přesvědčený, že po technické stránce nebude příliš složité pokročit od pokusů s opicemi k ověření podobných zařízení u člověka. Ke hře na piáno nebo k tančení samby to ještě dlouho stačit nebude, ale k tomu, aby si člověk podal hrneček s vodou a napil se, nebo aby pohladil dítě po vlasech, by to stačit mělo. Pro zdravého člověka je to samozřejmost. Pro ochrnutého člověka zatím nesplnitelný sen.
Optimistické vize mají šanci na realizaci samozřejmě jen za předpokladu, že bude i nadále možné provádět pokusy na opicích. Bohužel, pohyby ruky nelze zkoumat na pohybu myší pacičky nebo křídla mušky octomilky. K potřebným poznatkům se samozřejmě nedopracujeme ani kultivací buněk v laboratorních podmínkách a už vůbec ne počítačovou simulací. Jedinou alternativou k podobným pokusům na opicích je stoupnout si každoročně tváří v tvář těm sto třiceti tisícům ochrnutým a jejich blízkým a do očí jim říct: „Vážení, je nám to moc a moc líto. Mohli bychom vám vrátit aspoň částečně vládu na končetinami. Moc rádi bychom to udělali. Ale bohužel máte smůlu. Nemůžeme dovolit, aby šanci za vše uzdravení zaplatili strádáním nevinní živočichové. Máme vás rádi, ale opice, myši, mušky octomilky a červíky Caenorhabditis elegans máme mnohem raději. Doufáme, že to chápete a budete se společně s námi radovat za každého živočicha, který nebude muset podstoupit vědecký experiment.“
Věřím, že by se lidé schopní podobného proslovu našli. Já bych to určitě nedokázal.
S čipem v mozku lze ovládat robotickou paži a získat pamlsek:
Technologie BrainGate a Matt Nagle s implantovaným čipem: