Nem számít immár újdonságnak az orvostechnológiában, hogy a sérült emberek agyukba beültetett eszközökkel képesek számítógépeket és végtag-protéziseket irányítani. Azt azonban egyelőre nem tudjuk, hogy ezek a beültetések mennyire tartósak, és mikor kell az eszközöket cserélni. Egy most 36 éves amerikai férfinél mindenesetre a rendszer már hét éve és három hónapja működik, és ezzel világrekordernek számít.

Nathan Copeland, aki magát kiborgnak tekinti, 2004-ben szenvedett súlyos autóbalesetet. A mellkasától lefelé megbénult, képtelen mozgatni és nem is érzi a végtagjait. 2014-ben úgy döntött, hogy részt vesz a pittsburghi egyetem kísérletében: a tudósok azt vizsgálták, hogy a gerincsérülteknél lehetséges-e az agy-komputer interfész (BCI) módszerrel helyreállítani egyes funkciókat.

Copeland vállalta az ezzel járó agyműtétet, és annak a kockázatát, hogy senki sem tudott biztosat az implantátumok tartósságáról.

Az orvosok öt évnyi működést jósoltak az eszközöknek, de ez a majmokon végzett kísérleteken alapult, mivel embereknél még sosem volt ilyenre példa. Copeland ezen már jóval túlvan, és azt mondja, a beültetett eszközök mindeddig nem okoztak neki semmilyen komplikációt vagy mellékhatást.

Kettőt az agynak abba a részébe, amely a motorikus mozgásokért felelős, kettőt pedig oda, ahová az érzékelési információk érkeznek. Ezek fordítják le idegsejtjeinek impulzusait olyan parancsokra, amelyek által kezelheti a külső eszközöket: egy számítógépet, videójátékokat, és egy robotkart, amelyet a gondolataival tud mozgatni – írja a WIRED.

Ezeknek az eszközöknek a fejlesztése már az 1960-as években elkezdődött, de még mindig kísérleti stádiumban vannak. Ez az eredmény most azzal kecsegtet, hogy elérhető távolságba került kereskedelmi forgalomba kerülésük, és ezzel sokat segíthetnek a súlyos fogyatékkal élők életén.

Copeland agyában kemény szilikonból készült úgynevezett „Utah-sorok” vannak, egy sorban 100, egyenként egy milliméter hosszú tűvel, amelyeket konduktív fémmel vontak be. Mivel a neuronok elektromos mezőket hoznak létre, amikor egymással kommunikálnak, a tudósok felhasználhatják ezeket a sorokat arra, hogy több száz egymás közelében lévő neuron aktivitását nyomon kövessék.

A Copeland által használt rendszer része egy beültetett elektróda, egy kábel, amely a fejéből vezet egy külső eszközbe, amely felerősíti neurális jeleit, és egy komputer, amelynek szoftvere dekódolja a jeleket.

Az eljárást még az 1980-as években fejlesztette ki Richard Normann biomérnök-professzor, eredetileg látás-helyreállítás céljára. Az első páciens, akibe beültették 2004-ben egy Matt Nagle nevű férfi volt, akinek egy késelés után mind a négy végtagja megbénult.

Az elektródának köszönhetően mozgatni tudta egy számítógép kurzorát, kezelhette a tv-t, elérte az e-mailjeit. Az ő implantátumát azonban egy év múlva kivették, mert ezt írta el a kísérlet protokollja, amelyben részt vett.

Napjainkban több mint 30 résztvevője van világszerte a BCI implantátum-kísérleteknek, ez azonban kevés ahhoz, hogy az eszközök tartósságáról messzemenő következtetéseket lehessen levonni. Copeland esetében is megfigyelhető, hogy bár az elektródasorok működnek, nem olyan jól, mint az első években a beültetés után.

A kísérletben részt vevő Robert Gaunt biomérnök szerint a test ellenségesen fogadja az elektronikus eszközöket, és mindig megpróbálja kivetni magából azokat. A beépített elektródák például az immunrendszer reagálását váltják ki a körülöttük lévő idegszövegben, és a gyulladás ronthatja a neurális jelek minőségét. Hegesedés alakulhat ki az agyi implantátumok körül, ami miatt kevésbé tudják felvenni a jeleket a közeli neuronokból. Minél kevesebb információt tud a BCI értelmezni a neuronokból, annál kevésbé hatékonyan tudja funkcióját teljesíteni.

Kevésbé invazívabbak lehetnek a kisebb implantátumok. Kísérleteznek homokszem nagyságú chipekkel is, amelyeket elméletileg be lehetne fecskendezni az agykéreg felszínén keresztül. Ezt azonban egyelőre még csak olyan rágcsálókon próbálták ki, amelyeknek eltávolították a koponyáját.

A kísérletekben résztvevők közül többeknek kiszedték az Utah-sorait és újakat tettek a helyükre, de nem jó több agyműtétet végrehajtani valakin, mert mindegyiknél ott van a fertőzés vagy a bevérzés kockázata. Gaunt szerint a sebészek valószínűleg nem is tudják pontosan ugyanoda behelyezni az új implantátumot, különösen akkor, ha azon a területen hegesedés van. Már pedig fontos, hogy jó helyre kerüljön, mert a BCI csak akkor tud megfelelően működni.

A biomérnök úgy véli, jobb lenne, ha nem az elektródákat, hanem a külső BCI-alkotóelemeket, a processzorok, a szoftvereket lehetne frissíteni, és akkor a pácienseket megkímélnék több műtéti beavatkozástól. Ugyanakkor éppen a legtöbb BCI-rendszer külső része jelenti a legnagyobb kockázatot. A koponyán fekvő elektróda-talapzat gyulladást okoz, de jelenléte nélkülözhetetlen az implantátum és a külső számítógép kapcsolatához.

Copelandnak és sorstársainak egyelőre még rá kell kapcsolódniuk a rendszerre, hogy használhassák BCI-üket. Remélhetőleg a jövőben kifejlesztenek számukra vezeték nélkül rendszereket.

Copeland tudja, hogy implantátuma nem fog örökké működne, de igyekszik nem gondolni rá. „Csak sodródom az árral” – mondja, és kész arra, hogy ha elektródái frissítésre szorulnak, vagy jobb rendszert találnak ki, ismét alávesse magát egy agyműtétnek.