Neuveriteľné, čo všetko už dokážu protézy. Môžete ich ovládať mysľou

Náhrady amputovaných končatín sú čoraz inteligentnejšie. Raz si ich možno budeme pestovať v laboratóriách.

Veda a zdravie

Amputácia končatiny v budúcnosti nemusí byť pre pacientov žiadnou veľkou traumou. S protetickými rukami ovládanými mozgom sa stretávame už niekoľko rokov, nedávno pribudli aj protetické nohy, fungujúce na podobnom princípe.

Ale to je len začiatok revolúcie. Ak všetko pôjde podľa plánov, náhradné končatiny si raz možno budeme pestovať v laboratóriách. Pochybujete o tom? V prípade potkanov sme to už dokázali.

Bolesť zmizla

„Je to, akoby som si daroval nový život, akoby som sa znovu narodil,“ nevie si vynachváliť novú protetickú nohu Rakúšan Wolfgang Ranger. Lekári mu pravú dolnú končatinu museli amputovať, pripravila ho o ňu nebezpečná krvná zrazenina.

Vtedy sa pre neho začalo peklo a nešlo len o zvykanie na život bez nohy. Hádam ešte viac ho kvárila fantómová bolesť, amputovaná časť nohy ho tak veľmi omínala, že dokázal spať v noci maximálne dve hodiny.

Wolfgangove nočné mory ukončil profesor Hubert Egger z hornorakúskej univerzity aplikovaných vied. Uznávaný odborník v oblasti protetiky sa v roku 2010 podieľal na vývoji umelej ruky ovládanej myšlienkami a v súčasnosti pracuje na náhradnej nohe, ktorá dokáže „cítiť“. Princíp jej fungovania je jednoduchý.

Chirurgovia najprv napoja konce nervov prerušené amputáciou na zdravé stehenné tkanivo v blízkosti kože. Potom ich prepoja so šiestimi senzormi na chodidle protézy. „Senzory sú týmto spôsobom nervami spojené s mozgom. Informujú ho, že na nohe je chodidlo, a pacient má pocit, že sa pri chôdzi dotýka zeme,“ vysvetlil Egger agentúre AFP.

Prevratnú protetickú nohu Wolfgang testoval počas posledných šiestich mesiacov. Výsledok? Fantómová bolesť nadobro zmizla, navyše sa mu zvýšila stabilita pri chôdzi a zlepšila rovnováha. Ako bonus dokáže vďaka senzorom v chodidle rozoznať, či stojí na piesku, štrku, alebo na tráve.

Problematické nohy

Ďalšou ukážkou toho, že protetika kráča míľovými krokmi dopredu, je umelá dolná končatina ovládaná myšlienkami. Koncom mája ju predstavila islandská firma Össur.

Môžete namietať, že predsa podobné protetické ruky tu už máme niekoľko rokov, takže umelá noha nemôže byť až taký prevratný objav. Ale nie je to celkom tak. Využitie pacientových svalov a nervov na prepojenie mozgu a protézy sa v prípade horných končatín naozaj osvedčilo.

Mozog prostredníctvom nervov vyšle impulzy, ktoré zachytia špeciálne elektródy, a potom ďalšie zariadenie pomocou vopred stanovených algoritmov určí pohyb ruky. Ibaže nohy sú trochu iné. Keď pohybujeme rukami, väčšinou to robíme vedome. Ak sa napríklad chceme napiť kávy, mozog vydá príkaz, aby sme uchopili šálku, preniesli ju k ústam a naliali kávu do úst.

Pri chôdzi je to iné. Pohyb je v oveľa väčšej miere podvedomý. Nohy sú v skutočnosti skôr ovládané reflexmi spustenými v mieche ako priamymi príkazmi mozgu.

Koniec koncov, skúste si predstaviť prechádzku lesom, pri ktorej by ste sa museli sústrediť na každý jeden krok. Zjavne by to bola poriadna otrava a na obdivovanie prírodných krás by vám zrejme nezvýšil žiadny čas ani energia.

Práve takto by to v praxi vyzeralo, ak by sme chceli myšlienkami ovládať robotickú nohu na rovnakom princípe ako ovládame robotickú ruku. A presne to je dôvod, prečo vývoj sofistikovaných protetických dolných končatín bol doteraz trochu pozadu.

Kybernetická miecha

Islandská firma sa teraz rozhodla zmeniť to. V čom spočíva vylepšenie? Jej bionické protézy sú vlastne inteligentné končatiny so zabudovanými počítačmi, ktoré majú schopnosť učiť sa a prispôsobovať telu pacienta, rýchlosti chôdze aj povrchu. Ďalšou kľúčovou časťou systému je takzvaný myoelektrický senzor.

Zariadenie veľkosti zápalky implantujú do svalov v zdravej časti amputovanej nohy. Senzor potom zachytáva svalové impulzy a pomocou ďalšieho zariadenia ich bezdrôtovo vysiela do spomínaných počítačov zabudovaných v robotickej nohe. Tu sa informácie spracujú a následne premietnu do pohybu.

Čo je dôležité, systém dokáže vo veľkej miere fungovať nezávisle od vedomia osoby s protézou. Čiže senzor spolu s inteligentnou protetickou nohou tvoria akúsi kybernetickú miechu, ktorá kontroluje pohyb.

„Technológia umožňuje používateľovi, aby jeho zážitok s protézou bol intuitívnejší. Už nemusí rozmýšľať o svojom pohybe, lebo jeho podvedomé reflexy sa automaticky menia na myoelektrické impulzy ovládajúce bionickú protézu,“ povedal časopisu Popular Science vedúci projektu Thorvaldur Ingvarsson.

A nie je to žiadne teoretizovanie. Inteligentnú robotickú nohu už asi rok skúšajú dvaja dobrovoľníci. Ich reakcie sú mimoriadne pozitívne a klinické testy budú pokračovať.

Dopestujeme si ruku?

Pokrok vo vývoji protéz je naozaj impozantný, ale práca výskumníkov z bostonskej Massachusetts General Hospital posúva náhradu amputovaných končatín ešte o stupienok vyššie. Môže nám pripadať ako z ríše sci-fi. Podľa amerických výskumníkov totiž budúcnosť - hoci zatiaľ vzdialená - nie je ani tak v robotických končatinách ako v laboratórne vypestovaných rukách a nohách.

Takýmto úvahám logika určite nechýba. Bionické protézy sú síce originálnou a vítanou pomôckou, ale ich ovládanie zrejme nikdy nebude stopercentné, navyše pôsobia neprirodzene.

Ako ďalšia možnosť pre ľudí s amputáciami sa ponúka náhradná končatina od darcu, ale v tomto prípade je zas veľké riziko, že imunitný systém cudziu časť tela odmietne.

Ak by však výskumníci vypestovali náhradnú ruku či nohu z buniek pacienta, imunitný systém by nemal protestovať. Otázne zostáva len to, či je niečo podobné vôbec možné. Experimenty s hlodavcami naznačujú, že jednoznačne áno.

Povzbudivé pokusy

Vedúci bostonského tímu výskumníkov Harald Ott má s pestovaním orgánov svoje skúsenosti. V laboratóriách už vytvoril obličky, pečeň, pľúca, dokonca tlčúce srdce. Tentoraz sa zameral na dolnú časť prednej končatiny potkana.

Jeho tím najprv amputoval kúsok prednej nohy mŕtveho hlodavca a následne ju vyčistil od buniek a ďalšieho živého materiálu. Získal tak akúsi základnú štruktúru na vypestovanie náhradnej končatiny.

Tú uložil do špeciálnej nádoby, ktorej sa hovorí bioreaktor, a pridal do nej bunky na vytvorenie svalov a krvných ciev. Stačili dva týždne a v bioreaktore vyrástla potkania predná noha. Zostala už len úloha, nie až taká komplikovaná, pripevniť na ňu kožu.

Pravda, končatina nebola dokonalá - chýbala jej kosť a chrupavka. Napriek tomu išlo o pozoruhodný úspech, najmä keď následné experimenty boli mimoriadne povzbudivé.

Výskumníci stimulovali končatinu elektrickými impulzmi a týmto spôsobom sa im podarilo zovrieť labku. V ďalšom pokuse pripojili nohu k živému hlodavcovi v úplnej anestézii. S nadšením zistili, že cez ňu prúdi krv.

Najmenej desaťročie

Doktor Ott sa zďaleka neupokojuje s testami na hlodavcoch a chystá sa presedlať na opice. Zároveň však varuje pred akoukoľvek eufóriou. Ako zdôrazňuje, pred výskumníkmi je ešte veľa práce, takže bude trvať najmenej desať rokov, kým začneme testovať prvé ľudské biokončatiny.

Na druhej strane verí, že darcovstvo orgánov sa raz rozšíri aj na ruky a nohy. Tie budú spomínanou základnou štruktúrou, ktorú vyplnia pacientove vlastné bunky. Ottovi kolegovia uznávajú, že ide o priekopnícky výskum, ale vyjadrujú aj určitú skepsu.

Napríklad si nevedia predstaviť, či a ako bude možné vytvoriť zložité systémy, ako sú siete nervov. Doktor Oskar Aszmann z viedenskej lekárskej univerzity tiež pripomína, že podobnú metódu použili na laboratórne vypestovanie priedušnice, tá je oveľa jednoduchší orgán. Prvý pacient, ktorý ju prijal, žije. Ďalší dvaja však umreli a štvrtý je v intenzívnej starostlivosti.

Žiadne ľudové ceny

Ako správne predpokladáte, bionické protézy nie sú práve najlacnejšia záležitosť. Ako informuje denník Daily Mail, ich ceny sa pohybujú až do 45-tisíc eur. A to nie je koniec výdavkov - po piatich rokoch ich musíte vymeniť.

Aj penis

Nie, robotický penis sa nám ešte nepodarilo vytvoriť, zato v týchto dňoch slávi úspech transplantovaný od darcu. V decembri ho lekári počas deväťhodinového zákroku prioperovali nemenovanému 21-ročnému Juhoafričanovi, ktorý v osemnástich rokoch doplatil na spackanú obriezku.

Podľa miestnej tlače išlo o prvú úspešnú transplantáciu tohto druhu vôbec. Prečo hovoríme o úspechu až teraz? No predsa Juhoafričanova partnerka otehotnela.

Veda a zdravie