Sérült katonák agyát cserélnék - agyprotézist fejleszt az amerikai hadsereg

Évente több millió embert ér valamilyen agykárosodás világszerte. Ezeken az embereken általában csak nagyon kis mértékben tud segíteni a mai orvostudomány. Mivel igen sok katonát is érhet traumás agykárosodás a harctereken, a Pentagon egy forradalmian új megoldás kifejlesztését támogatja az állapot kezelésére. Mesterséges cserealkatrészekkel helyettesítenék a sérült agyterületeket.

A REPAIR (Reorganization and Plasticity to Accelerate Injury Recovery) elnevezésű program mögött a Darpa katonai tudományos ügynökség áll. Két év alatt 14,9 millió dollárral támogatnak négy intézményt, amely együttműködik az agychip-programban. A Stanford és a Brown Egyetem vezetésével folyó kutatásokban tíz professzor vesz részt a kutatócsoportjával. A csoportok kutatási területei közt szerepel idegtudomány, pszichiátria, agymodellezés, sőt félvezetők fejlesztése is.

Az agysérülés természetének megértésében mára jelentős előrehaladás történt. A kutatók fogalmi, matematikai modelleket tudnak létrehozni az agyi aktivitás szimulálására. Képesek rögzíteni az agyban lévő egyedi neuronok által kibocsátott elektromos impulzusokat, ami bepillantást nyújt a neuronok egymás közti kommunikációjába. Ez a tudás nagy lökést adott az idegi vezérlésű művégtagok (neuroprotézisek) kifejlesztésének.

Egyet nem tudnak még a szakemberek, mondja Krishna Shenoy, a Stanford Egyetem elektronikai és biomérnök professzora, úgy megváltoztatni ezeket az elektromos jeleket, hogy ki- vagy bekapcsolják az agyi áramköröket. Ő és a csoportja az úgynevezett optogenetikát kívánja fölhasználni a traumás agysérülés kezelésének kifejlesztéséhez. Az új technikával többek közt fényimpulzusok segítségével lehet precízen kiváltani az idegi aktivitást, mégpedig akár egyetlen neuron esetében.

A programban kifejlesztett implantátumok valószínűleg elektródákból vagy optikai szálakból fognak állni, és az agy felszínére helyezik őket. Az eszközök kiolvassák az elektromos jeleket a neuronokból, és megfelelő fényimpulzusokat küldenek tovább, hogy válaszra késztessenek más agyterületeket. A beültetett szerkezetek lehetővé teszik az agy normális működését oly módon, hogy helyettesítik a károsodott vagy "hozzáférhetetlen" agyterületeket.

Shenoy és társai először egereken, patkányokon, majd majmokon akarnak optogenetikai vizsgálatokat végezni, hogy jobban megértsék a különböző agyterületek kölcsönhatásait. Például, hogy honnan tudja az agy egyik területe, hogy mely jeleket küldje más részeknek. Ha ez sikerül, akkor a kutatók remélik, hogy ki tudnak fejleszteni olyan chipeket, amelyek utánozzák ezeket a kölcsönhatásokat. Így tehát egy implantátum képes lesz kiolvasni egy jelet az A területről, kikerülni a károsodott B részt, és eljuttatni a jelet C-be.

Az implantátumoknak természetesen nemcsak a katonaság veheti majd hasznát. Azok a civilek is segítséget remélhetnek tőle, akik például agyérkatasztrófát szenvedtek, vagy tumort kellett eltávolítani az agyukból. Ha minden a terveknek megfelelően alakul, akkor Shenoy szerint négy éven belül kipróbálhatják az implantátumokat kísérleti állatokon.

* * *

Rovatunk mostantól Facebookon és Twitteren keresztül is elérhető, ahol extra tartalmakat is kínálunk.