Gondolatokkal vezérelt robotkarok fogyatékosoknak

Dr. Kuiken és Jesse Sullivan © AP

Mozgása koordináltságát, az agya által küldött jelekkel vezérelt bionikus karjának köszönheti. Elég arra gondolnia, hogy „becsukom a markom”, az idegeivel elektromos szignálok révén összekötött végtag pedig elvégzi a szükséges mozdulatot. Az orvosok Sullivant tekintik az első agy által vezérelt műkarral élő embernek. Sullivant, aki egy ipari baleset során vesztette el karját, csak komoly rábeszélés után sikerült a kutatóknak a pótkar beültetésére rávenni.

„Miután az orvosaim végeztek a műtéttel rám szóltak, hogy vissza ne merjek jönni a műkarral úgy, hogy az újnak látszik” – meséli az 59 éves férfi vigyorogva. Egy időben annyira durván bánt új karjával, hogy az el is tört.

Mindez arra késztette a kutatókat, hogy tovább tökéletesítsék az elektromos impulzusokkal az idegpályákon keresztül mozgatható végtagot, mely egy amerikai fejlesztési kezdeményezés keretein belül született. A Nemzeti Egészségügyi Intézet és a Honvédelmi Minisztérium Különleges Kutatási Projektjeinek Ügynöksége által folytatott projekt azért is kiemelt fontosságú, mert Irakból 411, míg Afganisztánból 37 katonát szereltek le eddig végtagjaik elvesztése nyomán.

„Izgalmas feladat a katonasággal együttműködve fejleszteni” – mondja a Sullivan karját is megalkotó Dr. Todd Kuiken a Chicagói Rehabilitációs Intézet Művégtagfeljesztési Központjának vezető neuromérnöke. Sullivan bionikus karja az eddigi protézisekhez képest óriási előrelépés. Míg a férfi jobb karja szakaszosan mozog és a kar végén kampóval képes „cselekedni”, addig az új találmány késedelem nélkül végzi el az agy által küldött parancsokat, ráadásul színe és tapintása is élethű emberi bőr hatását kelti.

„Annyira persze nem bársonyos, mint egy hús-vér kar, de az eddigi protézisekhez képest sokkal „emberibb”” –teszi hozzá Kuiken.

Sullivan 2001-ben veszítette el mindkét karját futószalag melletti munkája közben. Olyan erős elektromosság okozta égéseket szenvedett, hogy az orvosoknak válltól lefelé mindkét karját amputálniuk kellett. Hét héttel később azonban találkozott a chicagói kutatókkal. A pótkarjáról használója sem gondolja, hogy csodagépezet lenne, pusztán a high-tech tudományok vívmányának tartja. Az egésznek az alapja az „izmok újbóli ellátása idegekkel”. Az elvet Kuiken dolgozta ki és próbálta ki öt további páciensen.

Jesse Sullivan és Claudia Mitchell  bionikus kézfogása © AP

Sullivan esetében a mellizmaiba kellett beültetni az elektródákat, melyek a műkar mozgásáért felelnek. A mellizmok és szövetek megkapják az agy által közölt ingereket, melyeket a műkar beültetett elektródái érzékelnek és továbbítanak a kar számítógépének, mely irányítja a kar mozgatómotorjait, hogy azok végül elvégezzék a kívánt mozgást. Kuiken hozzáteszi: „Pontokat kell egymáshoz kötnünk. Meg kell találni az idegeket és kikísérletezni meddig érnek el, s helyesen összekötni az izmokkal.”

Az elektródák és az idegvégek összekötése azonban csak a kezdet, Sullivannak például három hónappal a műtétet követően mozdult meg először a karja, amikor a mellizma akaratlanul be akarta hajlítani amputált könyökét. Öt hónappal később, már négy különböző részét tudta elkülönítve mozdítani fő mellizomszövetének, s ez által „elkezdett életre kelni a karja”.

Könyökének behajlítása erős összehúzódást eredményezett a kulcscsont mögötti izomszövetekben. Amikor az „agyával összezárta hiányzó tenyerét”, a kulcscsont mögötti izomszövetben idegi jelzés keletkezett, mikor pedig kinyitotta tenyerét egy másik elkülöníthető jel futott be az agyából. Mellkasának megérintése „olyan érzést kelt benne, mintha a karjának különböző részeit érintenék meg” – mondja az intézet. A legfontosabb mégis az, hogy amikor a műkarral élő beteg használja a karját, nem kell arra gondolnia, hogy használja azt, hanem egyszerűen csak cselekszik.

A Utahi Egyetem biomérnöke Gregory Clark egyetlen dolgot fűz hozzá a bionikus végtag működéséhez: „korlátozott a műkarral végezhető mozdulatok száma, s egyszerre csak egy mozdulat végeztethető el vele”. Clark szerint, míg az emberi kar 22 féle mozgást képes elvégezni, addig a mesterséges kéz csak négyet, bár a mérnökök dolgoznak már ennek tökéletesítésén.

Mostanra azonban tovább bővült az agy vezérelte művégtaggal élők sora, időközben bejelentették az első nőbe implantált műkart is. A 26 éves Claudia Mitchell egy motorbalesetben vesztette el karját, nem sokkal azután, hogy leszerelt a haditengerészettől.