Leta 2014 je svetovno nogometno prvenstvo v Braziliji simbolično odprl mladi paraplegik Julian Pinto. Brcnil je žogo. Ne z lastnimi nogami, temveč možgani. Z njimi je nadzoroval elektromehansko napravo, eksoskelet, sprožil gibanje elektromotorjev in usnjeno kroglo pognal v gibanje. Mladega Pinta je z eksoskeletom opremil Walk Again Project (WAP, Projekt shodi!), ki je istega leta v São Paulu odprl nevrorehabilitacijski inštitut. Tam si je obetal razvijanje eksoskeletov in drugih pomagal za gibalno ovirane.
Toda nekaj let pozneje so znanstveniki z vsega sveta, ki sodelujejo v projektu, prišli do nepričakovanega sklepa. Udeleženim pacientom se je začel povračati čut za tip v nogah, prav tako so začeli pridobivati nekaj nadzora nad mišicami. Ne veliko, a vendarle, so sporočili z ameriške univerze Duke, sodelujoče v projektu.
Eksoskeleti niso več novost, prav tako ne nadzor strojev le s pomočjo možganov. Ne nazadnje to lahko počnejo celo opice in podgane, kot je dokazano v preverjenih znanstvenih eksperimentih. Novost je to, da lahko ukvarjanje s stroji in navidezno resničnostjo, pa čeprav le z možgani, lahko pusti otipljive, pozitivne posledice na človeškem telesu.

Zgolj predstavljati si, da hodiš, očitno pomaga znova vzpostaviti živčne povezave med možgani in prizadetimi udi. Tako kaže raziskava, ki je objavljena v znanstveni reviji Scientific Reports (del Nature).

Osem pacientov
V raziskavi je sodelovalo osem pacientov s popolno paralizo zaradi poškodb hrbtenice. Na inštitutu so bili več let del eksperimentalne terapije z virtualno resničnostjo. Na glave so jim namestili detektorje možganske aktivnosti, neinvazivne čelade z 11 elektrodami. Povezane so bile z računalnikom, ki je poganjal sistem vmesnika med človekom in strojem. Brale so elektromagnetno valovanje živčnega sistema in ga prevajale v jezik, razumljiv računalniku, ter človeku nazaj prek zaslona prikazovale dogajanje.

Vsak pacient je zrl v zaslon čelade za navidezno resničnost (NR), v kateri je videl "sebe", torej 3D-simulacijo lastnega telesa. Ko je pomislil na premik uda, je računalnik to prevedel v gibanje noge avatarja.

Aktivnost je bila sprva namenjena "vadbi" samega računalnika. Vmesni sistem je namreč moral prepoznati, kakšen vzorec valovanja oddajajo možgani, ko je človek pomislil na točno določeno stvar, denimo upogib kolena.
Tekom raziskave so znanstveniki naleteli na nepričakovan pojav. Ko so pacienti pomislili na premik roke, se je aktivnost možganov precej spremenila. A ko so si predstavljali gib noge, senzorji niso našli skoraj nič novega, piše v sporočilu za javnost univerze Duke. Kot da so možgani popolnoma izbrisali spodnje okončine.
Iz simulacije na trdo ogrodje
Kmalu, že po nekaj mesecih, se je je začelo stanje izboljševati. Vztrajnost pacientov je prisilila možgane, da so spet začeli vključevati noge, in čelade so začele kazati pričakovani vzorec. Sčasoma so se sodelujoči povsem navadili na svojega avatarja v navidezni resničnosti in izmojstrili tudi druge gibe. Prepogibali so telo, izvajali bolj kompleksna sosledja z rokami, vzdrževali pravo telesno držo. Nato so terapijo nadgradili z eksoskeleti, konkretno z Lokomatom in ZeroG. To so naprave, ki telo na primernih mestih podprejo, pri tem pa tudi spremljajo in ojačajo gibanje udov. Tam so nadaljevali gibanje z avatarji in še z lastnimi telesi, kolikor je bilo mogoče.

Da bi možgane čim bolj prepričali v "resničnost" početja, so si raziskovalci pomagali še z dodatnimi triki. Paciente so oblekli v oblačila, ki so simulirala tip dotika. Če je torej hodil po pesku v navidezni resničnosti, je nadgrajeni rokav na kožo izvajal drugačen pritisk, kot ko je "stopil" na asfalt.

Štirim izboljšava diagnoze
Rezultati? Raziskava navaja, da so po prvem letu terapije zdravniki štirim pacientom spremenili diagnozo iz popolne paralize v delno. Povrnili so si del občutka tipa v nogah, nekaj motoričnih sposobnosti, pa tudi drobec funkcije notranjih organov. Paraplegiki imajo namreč pogosto težave z nadzorom odvajanja seča in blata in se morajo zanašati na katetre ter odvajala. Stanje lahko pripelje tudi do okužbe, ki je pogost vzrok smrti pri paraplegikih.

Nekaj povezav naj bi le dremalo
Ključ naj bi bili "speči" nevroni. Večina ljudi, ki zaradi prometne nesreče, padca in drugih dogodkov konča v popolni paralizi, še vedno ohrani nekaj funkcionalnih živčnih povezav v hrbtenjači, je zatrdil nevrolog na projektu WAP in vodja raziskave Miguel Nioelis. Ko dolgo ne prenesejo nobenega signala iz možganov, tudi same "zaspijo", povezava s možgani pa se izgubi. Pacienti, ki se s pomočjo navidezne resničnosti, sistemov za tip in drugih pomagal dovolj časa trudijo, lahko znova zbudijo te dremajoče povezave. Dovolj, da elektroni spet opravijo pot iz glave do peta. Četudi je bilo pet pacientov paraliziranih več kot pet let, dva tudi več kot deset let.

Univerza Duke je izpostavila primer 32 let stare ženske, ki je bila na začetku terapije popolnoma paralizirana že 13 let. Na začetku ni mogla stati niti s pomočjo opornic. Kmalu po začetku terapije je lahko stala s pomočjo opornic in asistence terapevta, in po 13 mesecih je lahko prostovoljno premikala noge, viseč na posebni opremi (video spodaj).

Od podgan do videoiger
Univerza je spomnila še na nekaj starejših poskusov na to temo. Že v prejšnjem tisočletju so podganam fizično vstavljali elektrode v možgane, s tem spremljali njihovo aktivnost, pa tudi omogočali, da so "misli" posredovale naprej. Glodalci so bili natrenirani, da morajo za požirek vode pritisniti na določen vzvod. Toda vzvod je bilo možno pritisniti tudi robotsko. Kmalu so se podgane navadile, da so že s pravilno možganko aktivnostjo premaknile vzvod in dobile dragoceno tekočino, brez kakršne koli fizične aktivnosti.

Pozneje so se "spravili" na opice rezus, ene najinteligentnejših živali sploh. Pripravili so jih, da so igrale računalniške igre. Opice so s pomočjo vmesnika telo-stroj nadzirale gibanje lika v 3D-navidezni resničnosti, pravzaprav animirane različice same sebe na zaslonu. Pozneje so opice rezus z možgani nadzorovale stroje. Hodile so s pomočjo robotskih nog in le z mislimi pognale električni voziček, da jih je pripeljal do sklede sadja.
Cum grano salis
Izide je sicer treba vzeti s ščepcem dodatnega dvoma. Univerza Duke si še mora dokončno oprati ime in kredibilnost po škandalu iz prejšnjega desetletja. Eden ključnih raziskovalcev, Anil Potti, je namreč takrat objavil serijo znanstvenih člankov, ki so nakazovali na velik preboj pri boju proti raku. Poznejše preveritve so pokazale, da je kup podatkov ponaredil. Univerza ga je na začetku desetletja zato odpustila, prav tako so bili sporni članki preklicani. A kot poroča medicinski portal Medscape, ni čisto jasno, kakšna je bila vloga univerze in širše raziskovalne ekipe pri ponarejevanju. Obstaja možnost, da so za nečednosti vedeli, a jih pometali pod preprogo, dokler je šlo.

Za Pottijem je sicer Duke vir številnih odmevnih raziskav (med drugim so mišim s človeškim DNK-jem povečevali možgane), ki se (za zdaj) niso izkazale za sporne, in eden izmed zaposlenih je leta 2012 dobil Nobelovo nagrado za kemijo. Poleg tega je Duke le del projekta, ki obsega več kot sto znanstvenikov s 25 držav sveta.

Video 1: Primer 32-letne pacientke

Video 2: Drugi primer

Video 3: Vadba z eksoskeletom

Video 4: Ponazoritev aktivacije mišic po enem letu

Movie 2 Motor improvement over 12 months of training from Nicolelis Lab on Vimeo.