Când Vivian Mushahwar a aplicat pentru prima dată la școala de grad, ea a scris despre ideea ei de a repara paralizia prin recablarea măduvei spinării.

putea

Abia după ce a fost acceptată într-un program de bioinginerie, tânăra inginer electricist a aflat că ideea ei a provocat de fapt râsul.

„M-am gândit, hei, pot repara, sunt doar fire”, a spus Mushahwar. "Da, ei bine, nu sunt doar fire. Așa că a trebuit să învăț biologia pe parcurs."

Mushahwar a luat multă muncă de-a lungul a două decenii la Universitatea din Alberta, dar Catedra de cercetare din Canada în restaurarea funcțională este încă fixată pe visul de a ajuta oamenii să meargă din nou. Și datorită unui implant electric de coloană vertebrală pionierat în laboratorul și munca sa de cartografiere a măduvei spinării, acel vis ar putea deveni realitate în următorul deceniu.

Deoarece o măduvă spinării rănită moare înapoi, nu este vorba doar de reconectarea unui cablu. Sunt necesare trei fapte herculene. Trebuie să traduci semnale cerebrale. Trebuie să vă dați seama și să controlați măduva spinării. Și trebuie să îi faci pe cele două părți să vorbească din nou.

Oamenii tind să creadă că creierul se gândește la toate, dar Mushahwar spune că măduva spinării are o inteligență încorporată. Un lanț complex de rețele motorii și senzoriale reglează totul, de la respirație la intestin, în timp ce contribuția trunchiului cerebral este practic „du-te!” și „mai repede!” Măduva spinării nu este doar mușchii în mișcare, ci îți oferă mersul natural.

Alți cercetători au încercat diferite căi pentru a restabili mișcarea. Prin trimiterea impulsurilor electrice în mușchii picioarelor, este posibil să îi faci pe oameni să stea în picioare sau să meargă din nou. Dar efectul este strict mecanic și nu este deosebit de eficient. Cercetările lui Mushahwar s-au concentrat pe restabilirea funcției corpului inferior, după leziuni severe, folosind un mic implant spinal. Firele electrice asemănătoare părului se aruncă adânc în substanța cenușie spinală, trimitând semnale electrice pentru a declanșa rețelele care știu deja cum să facă munca grea.

Într-o nouă lucrare din Scientific Reports, echipa prezintă o hartă pentru a identifica ce părți ale măduvei spinării declanșează șoldul, genunchii, gleznele și degetele de la picioare și zonele care pun mișcările împreună. Lucrarea a arătat că hărțile coloanei vertebrale au fost remarcabil de consistente în întregul spectru animal, dar sunt necesare lucrări suplimentare înainte de a trece la testele umane.

Implicațiile mutării într-un cadru clinic uman ar fi masive, dar trebuie să urmeze lucrări suplimentare care trebuie făcute la animale. Abilitatea de a controla în picioare și mersul pe jos ar îmbunătăți sănătatea oaselor, ar îmbunătăți funcția intestinului și a vezicii urinare și ar reduce ulcerele de presiune. Ar putea ajuta la tratarea bolilor cardiovasculare - principala cauză de deces pentru pacienții măduvei spinării - în timp ce susține sănătatea mintală și calitatea vieții. Pentru cei cu leziuni ale coloanei vertebrale mai puțin grave, un implant ar putea fi terapeutic, eliminând necesitatea de luni de zile de regimuri de terapie fizică istovitoare care au un succes limitat.

„Credem că stimularea intraspinală în sine va determina oamenii să înceapă să meargă din ce în ce mai mult și poate chiar mai repede”, a spus Mushahwar. „Asta devine în sine terapia lor”.

Progresul se poate mișca într-un ritm remarcabil, totuși este adesea înnebunitor de lent.

"A existat o explozie de cunoștințe în neuroștiințe în ultimii 20 de ani", a spus Mushahwar. „Suntem la limita îmbinării omului cu mașina”.

Având în vedere natura finanțării incrementale și a cercetării, un calendar realist pentru acest tip de progres ar putea fi aproape de un deceniu.

Mushahwar este directorul rețelei SMART, o colaborare de peste 100 U de oameni de știință și studenți care rupe intenționat silozurile disciplinare pentru a se gândi la modalități unice de a aborda leziunile și bolile neuronale. Asta a însemnat lucrul cu cercetători precum neurocientificul Kathryn Todd și biochimistul Matthew Churchward, ambii din departamentul de psihiatrie, pentru a crea culturi de celule tridimensionale care simulează testarea electrozilor.

Următorii pași sunt reglarea fină a hardware-ului - miniaturizarea unui stimulator implantabil - și asigurarea aprobărilor Health Canada și FDA pentru studiile clinice. Cercetările anterioare au abordat problema traducerii semnalelor și intenției creierului în comenzi către implantul intraspinal; cu toate acestea, prima generație de implanturi intraspinale va necesita ca un pacient să controleze mersul și mișcarea. Implanturile viitoare ar putea include o conexiune cu creierul.

Este același obiectiv pe care l-a avut Mushahwar în urmă cu zeci de ani. Cu excepția acum, nu mai este o idee de râs.

„Imaginați-vă viitorul”, a spus Mushahwar. "O persoană doar gândește și comenzile sunt transmise la măduva spinării. Oamenii se ridică și merg. Acesta este visul".