Mozková protéza

Jako první na světě testovali mozkové protézy - umělý hippocampus - v Kalifornii. Na rozdíl od zařízení, jako jsou kochleárních implantáty, které pouze stimulují mozkovou činnost, bude tento silikonový čip implantát provádět stejné úkony jako poškozené části mozku a v případě potřeby je nahradí.

Protéza byla nejprve testována s tkání z mozku krysy ', a pak na živých zvířatech. Pokud vše půjde dobře, bude to v budocnosti způsob, jak pomoci lidem, kteří utrpěli poškození mozku v důsledku cévní mozkové příhody, epilepsie nebo Alzheimerovy choroby.

Jakékoli zařízení, které napodobuje mozek zjevně vyvolává etické otázky. Mozek ovlivňuje nejen paměť, ale i náladu, vědomí a uvědomění - části vaší základní identity, říká Joel Anderson etik na Washingtonské Univerzitě v St Louis, Missouri.

Vědci vývoj mozkové protézy vidí jako modelový případ. "Pokud vypoví funkce nebo činost hipokampu, nemůžete to nahradit ničím," říká vedoucí týmu Theodor Berger z Univerzity v Jižní Kalifornii v Los Angeles. Hippokampus je nejvíce organizovaná a strukturovaná část mozku, jenž je nejvíce studovaná. Důležité je rovněž, že lze relativně snadno testovat jeho funkci.

Úkolem hipokampu zdá se být "zakódovat" zkušenosti, takže mohou být uloženy v dlouhodobé paměti jinde v mozku. "Pokud ztratíte hippokampus jen ztrácíte schopnost ukládat nové vzpomínky," říká Berger. Nabízí poměrně jednoduchý a bezpečný způsob, jak otestovat zařízení: pokud někdo s protézou získá schopnost ukládat nové vzpomínky, pak lze bezpečné předpokládat, že funguje.

Vynálezci protézy museli překonat tři hlavní překážky. Měli navrhnout matematický model, aby hippokamp fungoval za všech možných podmínek, vytvořit tento model na křemíkovém čipu, a pak rozhraní komunikující mezi čipem a mozkem.

Nikdo nechápe, jak hipokampus kóduje informace. Takže tým jednoduše kopíroval jeho chování. Části hipokampu potkana byly stimulovány  elektrickými signály, spustu času více než milinkrát, než si mohli být jisti, který elektrický vstup odpovídá kterému výstupu. Poskládání informací z různých výzkumů dohromady, vytvořil tým matematický model celého hippokampu.

Oni pak naprogramovaný čip, umístí pacientovi spíše na povrchu hlavy než dovnitř mozku. Komunikuje s mozkem prostřednictvím dvou polí elektrod, umístěných na obou stranách poškozené oblasti. Jedna zaznamenává elektrickou aktivita přicházející od zbytku mozku, zatímco druhá posílá příslušné instrukce elektrické zpět do mozku.

Hippokamp může být vykládán jako série podobných nervových obvodů, které pracují paralelně, říká Berger, takže by mělo být možné obejít poškozenou oblast úplně (viz obrázek nahoře).

Berger a jeho tým téměř 10 roků vyvíjel čip. Budou ho zkoušet na částech mozku potkana a zda zůstal živý podlle mozkomíšního moku, řeknou neuronový inženýři na konferenci v Capri, Itálie, příští týden.

"Je to velmi důležitý krok, protože je to poprvé, co jsme všechny naše výzkumy této oblasti aplikovali dohromady," říká. Práce byla financována z americké National Science Foundation, Office of Naval Research a Defense Advanced Research Projects Agency.

Pokud bude fungovat, bude tým testovat protézy v živých potkanech ​​do šesti měsíců, a pak u opic chovaných pro vykonávání paměťových úkolů. Jako mezník je považováno aplikování na hipokampu opice a pracovat i obejít ho s pomocí čipu. "Skutečný důkaz bude, zda-li zvíře bude mít změné chování nebo zůstane zachováné," říká Sam Deadwyler z Wake Forest University ve Winston-Salemu v Severní Karolíně, kde budou provádět zkoušky na zvířatech.

Hippokampus má podobnou strukturu ve většině savců, říká Deadwyler, bude muset být jen trochu změněn pro přizpůsobení technologie lidem. Ale dříve, než se zahájí zkoušky na lidech, bude muset tým prokázat jednoznačně, že protéza je bezpečná.
 

Nevýhodou je, že je nevyhnutelné obejít některé zdravé mozkové tkáně. To by však nemělo vliv na pacientovi vzpomínky, říká Berger. "Bylo by to podobné rozsahem jako při odstranění mozkových nádorů," kde jsou vždy vedlejší škody, říká Bernard Williams, filozof na univerzitě v britském Oxfordu, který je expert na osobní identitu.

Anderson upozorňuje na to, že bude nějakou dobu trvat, než lidé přijmou technologii. "Původně si lidé mysleli totéž o transplantaci srdce, že je ohavnost, protože předpokládali, že je důležitou součástí toho kdo jsi."

I když pokusy na opicích se nám hodně o protézy je výkon, tam jsou některé otázky, které nebudou zodpovězeny. Například není jasné, zda máme nějakou kontrolu nad tím, co si pamatujeme. Pokud se tak stane, budou mozkové implantáty možnou silou pamatovat si věci, které by člověk raději zapomněl?

Etické důsledky, které by vážně. "Zapomínání je nejvíce prospěšný proces, který máme k dispozici," říká Williams. To nám umožňuje vypořádat se s bolestivými situacemi, aniž bychom byli nuceni je ve vzpomínkách stále dokola prožívat.

Další hlavolam bude jak se vypořádat s etickými problémy a získat souhlas pro jeho používání, říká Anderson. Lidé nejvíce potřebují být informování o tom jakou budou mít s poškozeným hipokampem sníženou schopnost vytvářet nové vzpomínky. "Pokud si někdo nemůže vytvořit nové vzpomínky, pak do jaké míry může dát souhlas, aby byl měl tento implantát?"