Yeni Makina Beynin Omuriliği Es Geçerek Felçli Uzuvları Hareket Ettirebilmesini Sağlıyor!

Ohio Eyalet Üniversitesi, Wexner Sağlık Merkezi ve Battelle’nin aralarındaki yenilikçi ortaklıkları sayesinde, tarihte ilk kez felçli bir erkek kendi düşünceleriyle elini ve parmaklarını oynatmayı başardı.

Dört ana uzvunu (kollar ve bacaklarını) da kontrol edemeyen Ohio, Dublin’den 23 yaşındaki Ian Burkhart, omurilik sakatlanmalarında elektronik nöral baypas görevi yaparak beyinle kaslar arasındaki direk bağlantıyı tekrar sağlayan ve felçli uzuvların bilinçli ve fonksiyonel kontrol edilebilmesini sağlayan Neurobridge (Sinirselköprü)‘i deneyen ilk hasta oldu. Burkhart, yürütülecek klinik deney için potansiyel beş katılımcıdan biri. 

Araştırmanın Batelle’deki kısmının liderliğini yürüten Chad Bouton şöyle söylüyor:

Bu işlemi kalp baypasına benzetebiliriz, fakat burada yaptığımız işlemle kanı değil de elektriksel sinyalleri baypas ediyoruz. Beyinden gelen sinyalleri alarak hasarlı kısımdan dolaştırıp direk olarak kaslara yönlendiriyoruz.

Neurobridge teknolojisi, kullanıcının beyin aktivitesini öğrenen ve çözen algoritmalarla, beyinden gelen sinirsel uyarıları dönüştüren ve yeni sinyalleri felçli uzva ileten yüksek çözünürlüklü kas uyarım kolundan oluşuyor. Bu durumda Ian’ın beyninden gelen sinyaller, kendi omuriliğine baypas edilerek elinin hareket etmesi sağlandığı için teknolojinin adı Neurobridge (Sinirsel köprü) olarak belirlendi. 

Dört yıl önce bir dalış kazası sonrasında felç kalan Burkhart, Ohio Eyalet Üniversitesindeki Wexner Sağlık Merkezi’nde 6 ay boyunca yapılacak olan, FDA (Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi) onaylı klinik deneylere katılma imkânını omurilik hasarı bulunan diğer insanlara yardım etme şansı olarak gördü. Burkhart şunları söylüyor:

Başlarda bu benim ilgimi çekmişti, çünkü bilimi severim ve bu da oldukça ilginç bir proje. Sonra neyi fark ettim biliyor musunuz? Bunu başarmanın yolu buydu. İleride yapabildiğinin en iyisini yapmak zorundasın. Yerinde oturup sürekli şikâyet edebilirsin ama bu sana yardım etmez. Sıkı çalışmalısın ve ne yapabiliyorsan onu yapıp hayatına devam etmelisin.

Teknoloji uzun süredir yapım aşamasındaydı. İç kaynaklarla çalışılan bu projede algoritmaları, yazılımı ve uyarımlı kolu geliştirmek yaklaşık 10 sene sürdü. Battelle’de çalışan bilim insanları öncelikle felçli bir insanın beynine yerleştirilen, sıralı bir elektrottan gelen sinirsel uyarıları kaydettiler. Cihazın hasta üzerindeki etkisini gösterebilmek ve fikri kanıtlayabilmek için bu verileri kullandılar.

İki yıl önce Bouton ve ekibi, Ohio Eyalet Üniversitesinde sinir bilimi dalında araştırmacı ve klinisyen olan Dr. Ali Rezai ve Dr. Jerry Mysiw ile klinik denemeleri tasarlamak ve Neurobridge teknolojisinin hastaların üzerinde kullanım imkânlarını onaylatmak için ortak çalışmaya başladı.

Rezai, 22 Nisan 2014'te yaklaşık üç saatlik bir operasyonun sonunda, boyut olarak bir bezelyeden daha küçük bir çipi Burkhart’ın beyninde bulunan motor kortekse yerleştirdi. Bu küçük çip, beyinden gelen sinyalleri değerlendirip bir bilgisayara gönderiyor, bilgisayar da bu sinyalleri çözümledikten sonra bireyin yapacağı hareket için en uygun kasları harekete geçirecek olan yüksek çözünürlük elektrotlu uyarım kollarına gönderiyordu. Burkhart’ın düşünceleri saniyenin onda biri gibi bir sürede harekete dönüştürülüyordu. Rezai şöyle söylüyor: “Operasyon sırasında mikro çip, Ian’ın beynindeki kollarının ve bacaklarının hareketlerini kontrol eden bölgeye kusursuz bir şekilde yerleştirilmeliydi.”

Rezai, bu teknolojinin ileride çeşitli omurilik ve beyin hasarları (felç ve travmatik beyin hasarları gibi) olan hastalara yardım edebileceğini belirtiyor.

Battelle, parmakların hareketini mümkün kılan koldaki küçük kas gruplarının kusursuz aktivasyonunu sağlayan, vücuda monte edilmeden giyilebilir kol formundaki sinirsel uyarı teknolojisi ile birlikte dinamik el ve bilek hareketlerinin yapılmasına imkân veren bir ‘sanal omurilik’ yazılımı geliştirdi.

Ohio Eyalet Üniversitesinden ve Batelle’den ekipler, Burkhart’ın parmaklarını ve elini fonksiyonel olarak hareket ettirmesini sağlayacak elektrotların, doğru dizilişini bulabilmek için birlikte çalıştı. Mysiw şöyle söylüyor: ”Burkhart elini çevirdiğinde, yumruğunu sıktığında ya da bir objeyi kavramak için parmaklarını bir araya getirdiğinde farklı beyin sinyalleri ve kasları bir arada kullanıyor.” 

Burkhart aylarca elektrot kolu kullanarak ön kolundaki zayıflamış kasları yeniden güçlendirmek için çalıştı. Bu sayede kol kasları elektriksel uyarılara karşı daha hassas olabilecekti.

Ohio Eyalet Üniversitesindeki Fiziksel Sağlık ve Rehabilitasyon Bölümü’nün başkanı olan Mysiw şunları ekliyor:

Yıllardır rehabilitasyon yapıyorum ve gelecekte buradaki insanlara neler vaat edebileceğimizi düşündüğümüzde bu teknoloji ilerisi için muazzam bir adım oldu diyebilirim. Şimdi insansı robotların arayüzlerini ve etkileşimlerini ve bu tip bir teknoloji bize ileride nasıl yarar sağlar konusunu inceleyebiliriz.

Burkhart ise geleceği hakkında umutlu: “Sakatlandığımda oldukça genç olmam benim için çok büyük bir şanstı çünkü bilimdeki gelişmeler ve teknoloji çok hızlı bir şekilde ilerliyor ve ilerlemeye de devam edecek.”