Je to jen otázka ƒasu - nevidomí budou vid╪t, ochrnutí zase chodit. ¼ipy p²evezmou funkce poτkozen∞ch nervov∞ch bun╪k. Takové experimenty se dnes uº provád╪jí na mnoha univerzitních klinikách.
Inºen∞²i lidsk∞ch t╪l
Prosinec 1996: Pan J. R. má záchvat mrtvice s t╪ºk∞mi následky. 53let∞ muº z Atlanty utrp╪l natolik váºné poτkození mozku, ºe je od té doby od hlavy dolà ochrnut. S pln∞mi duτevními schopnostmi sedí na vozíku, je odkázán na d∞chací automat a nemàºe mluvit. Jeho sluch a zrak naτt╪stí zàstaly funkƒní, takºe se màºe dorozumívat pohledy. Dvojí mrknutí znamená "ano", jedno znamená "ne". Takovéto spojení s vn╪jτím sv╪tem je vτak samoz²ejm╪ velice nedostateƒné.
Od 24. b²ezna 1998 je tomu jinak. Toho dne implantoval Dr. Roy E. Bakay, neurochirurg na Emory University v Atlant╪, do mozku J. R. malou sklen╪nou elektrodu, kterou vyvinul spoleƒn╪ se sv∞m kolegou Dr. Phillipem Kennedym z technické univerzity v Georgii.
Tato elektroda posílá nervové signály J. R. p²ímo do poƒítaƒe, kter∞ je spojen s obrazovkou. J. R. tak dokáºe jen silou své myτlenky posunout kurzor na obrazovce. Od ²íjna uº umí pohybovat kurzorem p²es p╪t vodorovn╪ uspo²ádan∞ch ikon a aktivovat je. Klepne-li na jednu, napíτe poƒítaƒ nap². v╪tu "Mám bolesti" nebo "Prosím, zhasn╪te sv╪tlo". Nejoblíben╪jτí ikonou J. R. je vτak "Na brzkou shledanou. Bylo mi pot╪τením s tebou mluvit."
Kennedy a Bakay doufají, ºe díky této elektrod╪ skonƒí totální izolace takzvan∞ch upoutan∞ch pacientà, tedy lidí, kte²í se ocitli v komunikaƒním vakuu v dàsledku mozkové p²íhody nebo poruchy míchy.
Upoutaní pacienti, jak dokázali v╪dci z univerzity v Tübingenu, mohou dokonce komunikovat p²es PC, aniº by museli podstoupit operativní zákrok v mozku. Kolektiv soust²ed╪n∞ kolem profesora Nilse Birbaumera z Institutu pro medicínskou psychologii a neurobiologii chování pracuje s pacienty postiºen∞mi ALS (amyotrofní laterální skleróza - nemoc, p²i které jsou svalové funkce t╪la ochromeny degenerací motorick∞ch neuronà). Léka²i m╪²í elektroencefalogramem (EEG) elektrickou mozkovou ƒinnost pacienta pomocí elektrod, které jsou "nalepeny" na pokoºce jeho hlavy. Umoºσují tak upoutan∞m pacientàm, kte²í své okolí vnímají, ale v dàsledku onemocn╪ní se nemohou nijak vyjád²it, komunikovat uv╪dom╪l∞m ovládáním mozkov∞ch proudà.
Jedním z pacientà tübingenského institutu, jehoº ALS upoutala na vozík, je Klaus W. Roku 1997 zaƒal se speciálním tréninkem. Zpoƒátku posouval pomocí mozkov∞ch vln - tzv. pomal∞ch mozkov∞ch potenciálà - kurzor na obrazovce vysokou aktivitou do branky na horním okraji obrazovky a uvoln╪ním do branky na jejím spodním okraji.
Postupem doby zvládl podstatn╪ víc - Klaus W. píτe na poƒítaƒi dopisy. Ze skupiny písmen vybírá jednotlivé typy a ²adí je za sebe. V∞b╪r jednoho písmene mu trvá asi 30 aº 45 sekund. Na dopise o stovce slov pracoval p²es dva t∞dny. Klaus ºije doma v péƒi své rodiny a s poƒítaƒem je spojen dvakrát t∞dn╪ vºdy na t²i hodiny. Po této dob╪ je v╪tτinou unaven a pak i ƒetnost úsp╪chà s ovládáním kurzoru klesne pod 80 %.
Základní v∞zkum, kter∞ pacientàm i léka²àm v Atlant╪ a v Tübingenu díky spolupráci dává silné impulzy, v∞znamn╪ p²ispívá k rozvoji speciální v∞zkumné disciplíny zvané neurotechnologie.
Na celém sv╪t╪ se v╪decké projekty z této oblasti soust²e╘ují na souhru mezi lidsk∞m mozkem na jedné stran╪ a ²ízením protézy nebo strojà na stran╪ druhé. Pokrok se vτak uskuteƒσuje jen v mal∞ch obtíºn∞ch krocích. Stále jeτt╪ to znamená p²edevτím shromaº╘ovat základní poznatky o funkcích mozku a sloºit∞ch vzájemn∞ch pàsobeních v lidském organismu.
Profesor Peter Fromherz, ²editel Institutu Maxe Plancka pro biochemii v Martinsriedu u Mnichova, uº dlouho p╪stuje nervové buσky a v laboratorních pokusech optimalizuje kontakt mezi buσkou a poƒítaƒov∞m ƒipem. Navzdory intenzivní v∞zkumné práci se nervovou buσku a ƒip do p²ímého kontaktu dosud uvést nepoda²ilo. Mezírka - aƒ nepatrná - mezi 10 a 100 nanometry (1 nm = 10-9 m) postaƒí proteinàm ƒi buσkám, aby spojení zabránily. Expert na neurotechnologii proto brzdí ukvapená oƒekávání úsp╪chu. "Globáln╪ ²eƒeno, jsem skeptick∞," ²íká Fromherz.
Aƒkoliv neurotechnologie jeτt╪ není tak daleko, aby um╪la pln╪ nahradit t╪lesné funkce ƒlov╪ka, p²ebírá elektronika jiº dnes v n╪kter∞ch dílƒích oblastech funkci nervového systému. Poda²í-li se navázat nervové buσky pacienta na elektronické prvky, màºe b∞t pomoºeno i lidem s nejvyττím stupn╪m ochrnutí.
Pro mnohé pacienty je tento pokrok medicíny jako mal∞ zázrak. Také pro ²emeslníka Jense Kohlera, kter∞ po pádu z leτení utrp╪l zlomeninu v oblasti sluchov∞ch kàstek a ohluchl. "Je to jako nov∞ ºivot," ²íká Kohler, "slyτím auta na ulici, hláτení na nádraºí." Díky operaci na klinice HNO Vysoké léka²ské τkoly v Hannoveru màºe op╪t zasáhnout do debaty mezi p²áteli.
Kohler nosí u pasu malou krabiƒku s ²eƒov∞m procesorem. Vestav╪n∞ mikrofon snímá zvukové vlny, procesor je p²evádí na elektrické impulzy. Signály se p²enáτejí na vysílací cívku, kterou má za uchem. Vysílací cívka vyτle signály ke kapsli implantované pod kàºí na hlav╪. Tento p²ijímaƒ, tzv. cochlea-implantát (cochlea je hlem∞º╘ ve vnit²ním uchu), vede proudové impulzy p²es jemnou elektrodu p²ímo na sluchov∞ nerv. Jako vτichni pacienti s tímto implantátem, musí se i Kohler uƒit s touto naslouchací pomàckou zacházet. Protoºe byl hluch∞ jen n╪kolik m╪sícà, probíhá u n╪j p²izpàsobovací proces mnohem rychleji neº u pacientà, kte²í byli operováni aº znaƒnou dobu po ztrát╪ sluchu.
Nad╪je pro pacienty s poτkozen∞m sluchem je tedy velká - v mnoha p²ípadech lze pomoci. Také obvyklé naslouchací p²ístroje ƒipová technika v poslední dob╪ hodn╪ vylepτila. Jejich uºivatelé totiº v╪tτinou trpí zp╪tn∞mi vazbami a pískáním. Je-li vzdálenost zdroje od ucha p²íliτ malá, coº se stává t²eba p²i telefonování, zaƒnou naslouchátka vydávat protivné piτt╪ní.
P²i pouºití ƒíslicové techniky firmy Danalogic lze takové τumy vylouƒit. V za²ízeních je mal∞ poƒítaƒov∞ ƒip, kter∞ eliminuje zp╪tnou vazbu. A co víc - zpracováním zvukà ve ƒtrnácti frekvenƒních pásmech se znateln╪ zlepτuje i kvalita tónu. Na rozdíl od star∞ch naslouchátek mohou nedosl∞chaví se za²ízením ²ízen∞m ƒipem jasn╪ rozum╪t hlasàm i p²i vysoké úrovni hluku v pozadí.
Za úsp╪chy p²i poτkozeních sluchu vd╪ƒí neurotechnologie uspo²ádání hlem∞ºd╪ ve sluchovém ústrojí. Impulzy jsou v n╪m p²ijímány asi 30 000 vlasov∞mi buσkami a jsou vedeny nervov∞mi buσkami do speciální oblasti mozku. Pokud se funkce n╪kter∞ch z t╪chto vlasov∞ch bun╪k nahradí vysp╪lou ƒipovou technikou, ƒlov╪k slyτí alespoσ v oblasti dàleºité pro komunikaci ²eƒí.
V porovnání s uchem je pokus nahradit lidské oko daleko obtíºn╪jτí. Fotoreceptory, asi 100 milionà bun╪k, p²ijímají sv╪telné impulzy, které p²es nervové uzliny zásobují zrakov∞ nerv impulzy. V oƒním pozadí tak má ƒlov╪k ohromn╪ sloºitou neuronovou sí£. V╪dci si dali za úkol simulovat pomocí ƒipà alespoσ ƒást této tkán╪.
Na oƒní klinice univerzity v Tübingenu vyvíjí t∞m profesora Eberharta Zrennera ƒip, kter∞ se umístí pod sítnici. Léka²i nyní testují snáτenlivost ràzn∞ch materiálà s bun╪ƒnou tkání a optimalizují ƒip co do spot²eby energie a v∞konnosti. Pracovní skupina jiº p²edloºila fungující ƒip (kter∞ vτak jeτt╪ vykazuje ²adu nedostatkà) a vyzkouτela jej na zví²atech. "Neº p²ijdou na ²adu lidé," ²íká profesor Zrenner, "uplyne urƒit╪ jeτt╪ n╪kolik rokà."
Pouºití implantátu u slep∞ch pacientà plánují tübingenτtí v∞zkumníci po roce 2002. Do té doby budou chirurgové implantovat ƒip do oƒí králíkàm, potkanàm a vep²àm.
Na univerzit╪ v Bonnu se neuroinformatik profesor Rolf Eckmiller jako koordinátor t∞mu léka²à a technikà z ràzn∞ch v∞zkumn∞ch st²edisek zab∞vá alternativní metodou: napodobením fotoreceptorà vƒetn╪ nervové tkán╪ v ƒipu. Inteligentní systém zpracování obrazu má b∞t umíst╪n v br∞lích. Dekódované signály pàjdou od vysílaƒe v br∞lích k p²ijímaƒi uvnit² oƒní bulvy a ten p²edá elektrické impulzy mikroelektrodami p²ímo nervov∞m buσkám v oku.
Jaké obrazy tak vzniknou v mozku pacienta, to záleºí na procesu uƒení, tréninku tzv. retinálního dekodéru. Lze doufat, ºe pacienti budou schopni rozpoznávat tvar v╪tτích objektà.
Oba projekty na téma neurotechnologie oka - projekt profesora Zrennera v Tübingenu a projekt profesora Eckmillera v Bonnu - jsou ƒástí velkoryse rozvrºeného podpàrného programu Spolkového ministerstva pro vzd╪lání a v∞zkum (BMBF), kter∞ je nyní realizován pod názvem "Sítnicov∞ implantát". V roce 1995 bylo na jeho podporu schváleno 18 milionà marek.
Na na dílƒích úkolech obou konsorcií pracuje celkem asi 20 t∞mà z ràzn∞ch univerzit a Fraunhoferov∞ch institutà. Projekƒní skupiny v N╪mecku si do dneτka vytvo²ily v mezinárodním m╪²ítku úctyhodn∞ náskok.
Pàjde-li vτe podle profesora Rolfa Eckmillera, mohl by se - po peƒlivém uváºení - implantát pacientovi poprvé vloºit do oka v roce 2002 jako v∞sledek v∞vojov∞ch prací nedávno zaloºené firmy Intelligent Implants v Bonnu. Tak by první slepec dostal zp╪t ƒást schopnosti vid╪t díky neurotechnologii. Profesor Eckmiller je na náskok svého t∞mu hrd∞. "Nevíme o ºádném projektu, a to ani v USA ani v Japonsku, kter∞ by dokázal vytvo²it oƒní protézu tak rychle."
Harald Fette
Sklad náhradních dílà s ƒipovou technikou
Na rozdíl od v∞zkumu um╪l∞ch nervov∞ch systémà je léka²ská technika, pokud jde o náhradu lidsk∞ch konƒetin vysoce dokonal∞mi protézami, velmi pokroƒilá.
Campbell Aird (47 let) ztratil paºi p²i nutné amputaci kvàli rakovin╪ svalstva. V nemocnici Princess Margret Rose Hospital v Edinburghu dostal paºi um╪lou. "To, co vidíme ve filmech s Jamesem Bondem, je ve srovnání s tím slabouƒk∞ odvar," ²íká hrd╪ Aird. Pohyb paºe a ruky ²ídí zbyl∞m pah∞lem. Mikrosenzory vedou elektrické impulzy, které posílá mozek neexistujícím svalàm paºe, z pah∞lu na protézu. Díky tomu màºe, podobn╪ jako d²ív, pohybovat um╪lou rukou silou své vàle.
Pod um╪lou pokoºkou ze silikonu je vysp╪lá elektronika a precizní mechanika. ⁿada senzorà v paºi a v ruce hlásí tlak, kter∞ na nich spoƒívá, potenciometru. Mikroƒipy ²ídí pohyby a odm╪²ují smrτ£ování svalà, aby prsty p²i uchopení p²edm╪ty nerozdrtily.
"S naτím implantátem mohou nejt╪ºτí invalidé koneƒn╪ op╪t navázat kontakt s vn╪jτím sv╪tem."
Prof. Roy Bakay, Emory University, Atlanta.
"Naτím cílem je vyvinout pln╪ implantovateln∞ ²eƒov∞ procesor."
Prof. Thomas Lenarz, klinika HNO Vysoké léka²ské τkoly v Hannoveru.
"Nevíme, kdy se nám poda²í navrátit zrak implantátem sítnice."
Prof. Eberhart Zrenner, oƒní klinika univerzity v Tübingenu.
