Przenośny zestaw słuchawkowy odczytuje fale mózgowe użytkownika, uruchamiając ruch podłączonego ramienia robota, gdy osoba pomyśli o poruszeniu ręką.
Życie Oswalda Reedusa zmieniło się z dnia na dzień w 2014 roku, kiedy nagle stracił zdolność mówienia, chodzenia i poruszania lewą ręką.
„Około trzeciej nad ranem moja żona stwierdziła, że gadam nieswojo, obudziła mnie i powiedziała: «Rusz ręką». A ja nie mogłem ruszyć ręką” – powiedział Reedus.
W Stanach Zjednoczonych około 610 000 osób rocznie doznaje udaru mózgu po raz pierwszy i tej nocy Reedus znalazł się w tej grupie.
Ale dziewięć lat później Reedus i jego żona Elizabeth mają nowe powody, by mieć nadzieję na lepszą przyszłość.
68-latek jest pierwszym pacjentem po udarze, który korzysta z nowego urządzenia opracowanego przez naukowców z Uniwersytetu w Houston: robotycznego ramienia sterowanego falami mózgowymi, które może ostatecznie pomóc mu odzyskać władzę w członku.
„Nigdy więcej nie uznam swojego zdrowia za coś oczywistego” – powiedział Reedus.
Po latach terapii emerytowany kierowca FedEx w końcu odzyskał mowę, choć miał pewne trudności z powodu afazji spowodowanej udarem. Ma ograniczoną mobilność lewego ramienia i do chodzenia używa ortezy na lewej nodze.
Nie jest też pierwszym członkiem swojej rodziny, który doznał udaru, ponieważ jego matka i młodszy brat zmarli z powodu tej choroby. Dlatego też był niezwykle zainteresowany udziałem w badaniach klinicznych nowego eksperymentalnego urządzenia.
Przenośny zestaw słuchawkowy odczytuje fale mózgowe użytkownika, wyzwalając polecenie dla podłączonego ramienia robota, aby się poruszyło, gdy osoba pomyśli o poruszeniu ręką.
Zestaw słuchawkowy nazywany jest interfejsem mózg-komputer i ma pięć wbudowanych elektrod, które umieszcza się na skórze głowy użytkownika i mierzą impulsy elektryczne mózgu, czyli fale mózgowe, w procesie zwanym elektroencefalografią (EEG).
Gdy impulsy elektryczne zadziałają na podłączone ramię robota, zaczyna się ono poruszać, ale użytkownik musi również włożyć wysiłek, aby poruszyć ramieniem.
Neuroplastyczność
Główny projektant zestawu słuchawkowego, Jose Contreras-Vidal, profesor inżynierii na Uniwersytecie w Houston, powiedział, że połączenie i reakcja między mózgiem, ciałem i ruchem robota pomaga przeprogramować mózg pacjenta po udarze, aby stopniowo przywracał ruchomość kończyn w procesie zwanym neuroplastyczność.
„Zestaw słuchawkowy wykrywa zamiar ruchu i sygnał opadający jest wysyłany do robota, aby pomóc mu w ruchu. W zamian ruch generuje informację zwrotną dla mózgu” – powiedział Contreras-Vidal.
„A kiedy masz informacje odgórne, w oknie czasowym, informacje oddolne, które prowadzą do neuroplastyczności… I to właśnie zmienia mózg”.
Contreras-Vidal uważa, że hełm połączony z egzoszkieletem lub ramieniem robota może stanowić domową opcję rehabilitacji po udarze.
Urządzenie przechodzi obecnie badania kliniczne w ramach współpracy Uniwersytetu w Houston i szpitala TIRR Memorial Hermann Hospital w Teksasie.
Kierownik kliniczny projektu, dr Gerard Francisco, lekarz zajmujący się rehabilitacją po udarze w UTHealth Houston i TIRR Memorial Hermann, powiedział, że roboty mogą wkrótce usprawnić pracę fizjoterapeutów z pacjentami po udarze.
„Roboty będą wykonywać powtarzalne, przewidywalne ruchy” – powiedział dr Francisco.
„Roboty nie będą się męczyć, aby zapewnić niezbędną liczbę powtórzeń – ponieważ wiemy, że pewna liczba powtórzeń jest konieczna, aby przeprogramować część mózgu odpowiedzialną za ruch” – dodał.
Francisco ma nadzieję, że dane dotyczące fal mózgowych uczestników pomogą badaczom w opracowaniu przyszłych programów mających na celu pomoc pacjentom po udarze w rehabilitacji z wykorzystaniem robotów.
Przyszłe plany
Reedus korzystał z zestawu słuchawkowego i ramienia robota w swoim domu przez sześć tygodni podczas rehabilitacji i powiedział, że udział w badaniu, a także spotkania z innymi osobami, które w trakcie procesu przebyły udar, pomogły mu wyjść z izolacji. Po udarze przez osiem lat cierpiał na depresję.
„Myślę, że wszystko, co może pomóc osobie takiej jak ja, jest darem niebios” – powiedział Reedus. „Jeśli uda im się obniżyć cenę lub jeśli firmy ubezpieczeniowe powiedzą „tak” zamiast „nie”, pomoże to wielu ludziom. Szkoda tylko, że to urządzenie nie było dostępne, kiedy miałem udar” – powiedział.
Jednak zdaniem Contreras-Vidala urządzenie dalekie jest od wpadnięcia w ręce konsumentów.
Jego zespół jest wciąż w fazie testów i zbierania funduszy na opracowanie zestawu słuchawkowego. Ostatecznie ich celem jest zebranie wystarczającej ilości pieniędzy na większe badanie kliniczne i ostatecznie uzyskanie zgody FDA.
Interfejs mózg-komputer oraz robotyczny egzoszkielet kontrolujący dłoń i nadgarstek zaprojektowane na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis zostały dopuszczone przez FDA w kwietniu 2021 r.
Aby dowiedzieć się więcej o tej historii, obejrzyj wideo w odtwarzaczu multimedialnym powyżej.
