การปลูกถ่ายสมองและกระดูกสันหลังช่วยให้ชายที่เป็นอัมพาตเดินได้ตามธรรมชาติอีกครั้ง

Gert-Jan Oskam อาศัยอยู่ที่ประเทศจีนในปี 2554 เมื่อเขาประสบอุบัติเหตุทางรถจักรยานยนต์ซึ่งทำให้เขาเป็นอัมพาตตั้งแต่สะโพกลงไป ตอนนี้ด้วยอุปกรณ์ต่างๆ รวมกัน นักวิทยาศาสตร์ทำให้เขาควบคุมร่างกายส่วนล่างได้อีกครั้ง

“เป็นเวลา 12 ปีแล้วที่ฉันพยายามลุกขึ้นยืน” นายออสคัมกล่าวในการแถลงข่าวเมื่อวันอังคาร “ตอนนี้ฉันได้เรียนรู้วิธีการเดินปกติเป็นธรรมชาติแล้ว”

ใน ศึกษา เผยแพร่เมื่อวันพุธในวารสาร Nature นักวิจัยในสวิตเซอร์แลนด์อธิบายการปลูกถ่ายที่เป็น “สะพานดิจิทัล” ระหว่างสมองของนายออสคัมและไขสันหลังของเขา โดยผ่านส่วนที่ได้รับบาดเจ็บ การค้นพบนี้ทำให้นายออสคัม วัย 40 ปี สามารถยืน เดิน และขึ้นทางลาดชันได้โดยใช้ไม้เท้าช่วยพยุงเท่านั้น กว่า 1 ปีหลังจากใส่วัสดุเทียม เขายังคงรักษาความสามารถเหล่านี้ไว้ได้ และแสดงให้เห็นสัญญาณของการฟื้นตัวของระบบประสาท สามารถเดินโดยใช้ไม้ค้ำได้แม้ในขณะที่ปิดเครื่องเทียม

“เราได้บันทึกความคิดของเกิร์ต-แจน และแปลความคิดเหล่านี้เป็นการกระตุ้นไขสันหลังเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจอีกครั้ง” เกรกัวร์ คอร์ทีน ผู้เชี่ยวชาญด้านไขสันหลังจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิส เมืองโลซานน์ ผู้ช่วย เป็นผู้นำการวิจัยกล่าวในการแถลงข่าว

Jocelyne Bloch นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยโลซานน์ ผู้ฝังรากเทียมในตัวคุณออสคัม กล่าวเสริมว่า “ในตอนแรกมันค่อนข้างเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์สำหรับฉัน แต่กลายเป็นจริงในวันนี้”

มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากมายในการรักษาอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลังในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ในปี 2559 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยดร. คอร์ทีนสามารถฟื้นฟูความสามารถในการเดินของลิงที่เป็นอัมพาตได้ และอีกกลุ่มหนึ่งช่วยให้ชายคนหนึ่งสามารถควบคุมมือที่พิการของตนได้อีกครั้ง ในปี 2018 นักวิทยาศาสตร์กลุ่มต่างๆ นำโดยดร. คอร์ทีนเช่นกัน ได้คิดค้นวิธีการ กระตุ้นสมอง ด้วยเครื่องกำเนิดคลื่นไฟฟ้าให้คนเป็นอัมพาตบางส่วนเดินและขี่จักรยานได้อีกครั้ง ปีที่แล้ว, ก้าวหน้ายิ่งขึ้น ขั้นตอนการกระตุ้นสมองทำให้ผู้ที่เป็นอัมพาตสามารถว่ายน้ำ เดิน และปั่นจักรยานได้ภายในวันเดียวของการรักษา

คุณออสคัมเคยเข้ารับการกระตุ้นด้วยวิธีการต่าง ๆ ในปีก่อน ๆ และยังสามารถเดินกลับมาได้บ้าง แต่ในที่สุดพัฒนาการของเขาก็อยู่ในระดับที่ราบเรียบ ในการแถลงข่าว นายออสคัมกล่าวว่าเทคโนโลยีการกระตุ้นเหล่านี้ทำให้เขารู้สึกว่ามีบางสิ่งแปลกปลอมเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างจิตใจและร่างกายของเขา

อินเทอร์เฟซใหม่เปลี่ยนสิ่งนี้ เขากล่าวว่า: “การกระตุ้นก่อนหน้านี้ควบคุมฉัน และตอนนี้ฉันควบคุมการกระตุ้น”

ในการศึกษาใหม่ อินเทอร์เฟซสมองและกระดูกสันหลังตามที่นักวิจัยเรียกมันว่า ใช้ประโยชน์จากเครื่องถอดรหัสความคิดปัญญาประดิษฐ์เพื่ออ่านความตั้งใจของ Mr. Oskam ซึ่งตรวจจับได้ว่าเป็นสัญญาณไฟฟ้าในสมองของเขา และจับคู่กับการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ สมุฏฐานของการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติตั้งแต่ความคิดไปจนถึงความตั้งใจจนถึงการกระทำถูกรักษาไว้ สิ่งที่เพิ่มเติมเพียงอย่างเดียวตามที่ดร. คอร์ทีนอธิบายไว้คือสะพานดิจิทัลที่ทอดข้ามส่วนที่ได้รับบาดเจ็บของกระดูกสันหลัง

แอนดรูว์ แจ็กสัน นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยนิวคาสเซิล ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ กล่าวว่า “มันทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจเกี่ยวกับความเป็นอิสระ และแหล่งที่มาของคำสั่ง คุณยังคงเบลอขอบเขตทางปรัชญาระหว่างสิ่งที่เป็นสมองและสิ่งที่เป็นเทคโนโลยี”

ดร. แจ็กสันเสริมว่านักวิทยาศาสตร์ในสาขานี้ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับการเชื่อมต่อสมองกับเครื่องกระตุ้นเส้นประสาทไขสันหลังมานานหลายทศวรรษ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่พวกเขาประสบความสำเร็จในผู้ป่วยที่เป็นมนุษย์ “พูดง่าย ทำยากกว่ามาก” เขากล่าว

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์นี้ นักวิจัยได้ทำการฝังอิเล็กโทรดในกะโหลกศีรษะและกระดูกสันหลังของนายออสคัมก่อน จากนั้นทีมใช้โปรแกรมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อสังเกตว่าส่วนใดของสมองสว่างขึ้นขณะที่เขาพยายามขยับส่วนต่างๆ ของร่างกาย ตัวถอดรหัสความคิดนี้สามารถจับคู่การทำงานของอิเล็กโทรดบางอย่างด้วยความตั้งใจเฉพาะ: การกำหนดค่าหนึ่งสว่างขึ้นเมื่อใดก็ตามที่คุณออสคัมพยายามขยับข้อเท้า และอีกครั้งเมื่อเขาพยายามขยับสะโพก

จากนั้นนักวิจัยใช้อัลกอริธึมอื่นเพื่อเชื่อมต่อสมองเทียมกับกระดูกสันหลังเทียม ซึ่งตั้งค่าให้ส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ทำให้เกิดการเคลื่อนไหว อัลกอริทึมสามารถอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในทิศทางและความเร็วของการหดตัวและคลายของกล้ามเนื้อแต่ละครั้ง และเนื่องจากสัญญาณระหว่างสมองและกระดูกสันหลังถูกส่งทุกๆ 300 มิลลิวินาที คุณออสคัมจึงสามารถปรับกลยุทธ์ของเขาได้อย่างรวดเร็วโดยพิจารณาจากสิ่งที่ได้ผลและสิ่งที่ไม่ได้ผล ในช่วงการรักษาครั้งแรกเขาสามารถบิดกล้ามเนื้อสะโพกได้

ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า นักวิจัยได้ปรับแต่งส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับกระดูกสันหลังให้เหมาะกับการกระทำพื้นฐาน เช่น การเดินและการยืน คุณออสคัมมีการเดินที่ค่อนข้างดูสุขภาพดีและสามารถเดินข้ามขั้นบันไดและทางลาดได้อย่างง่ายดาย แม้จะผ่านไปหลายเดือนโดยไม่ได้รับการรักษาก็ตาม นอกจากนี้ หลังจากหนึ่งปีในการรักษา เขาเริ่มสังเกตเห็นพัฒนาการที่ชัดเจนในการเคลื่อนไหวของเขาโดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับกระดูกสันหลัง นักวิจัยบันทึกการปรับปรุงเหล่านี้ในการทดสอบการรับน้ำหนัก การทรงตัว และการเดิน

ตอนนี้คุณออสคัมสามารถเดินรอบๆ บ้านได้อย่างจำกัด ขึ้นและลงจากรถ และยืนดื่มที่บาร์ เป็นครั้งแรกที่เขากล่าวว่าเขารู้สึกเหมือนเป็นผู้ควบคุม

ผู้วิจัยยอมรับข้อจำกัดในการทำงาน ความตั้งใจที่ลึกซึ้งในสมองนั้นแยกแยะได้ยาก และแม้ว่าส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับกระดูกสันหลังในปัจจุบันจะเหมาะสำหรับการเดิน แต่ก็ไม่อาจพูดได้เช่นเดียวกันสำหรับการฟื้นฟูการเคลื่อนไหวของร่างกายส่วนบน การรักษายังเป็นการรุกราน ต้องใช้การผ่าตัดหลายครั้งและการทำกายภาพบำบัดหลายชั่วโมง ระบบปัจจุบันไม่ได้แก้ไขอัมพาตไขสันหลังทั้งหมด

แต่ทีมงานก็หวังว่าความก้าวหน้าต่อไปจะทำให้การรักษาสามารถเข้าถึงได้และมีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างเป็นระบบ “นี่คือวัตถุประสงค์ที่แท้จริงของเรา” ดร. คอร์ทีนกล่าว “เพื่อให้เทคโนโลยีนี้พร้อมใช้งานทั่วโลกสำหรับผู้ป่วยทุกคนที่ต้องการ”