For 10 år siden var Erik Sorto ude for et uheld, hvor han fik beskadiget sin rygsøjle og blev lam fra halsen og ned. Nu kan han igen bevæge armen - ikke sin egen, men i stedet en avanceret robotarm.
Den højteknologiske robotarm reagerer på signaler fra den 32-årige amerikaners hjerneceller. Han har nemlig fået implanteret to mikrochips, begge med 96 elektroder, direkte på hjernebarken.
Hver elektrode kan opfange aktiviteten af en enkelt hjernecelle, og når signalerne fra hjernen har været en tur igennem en computer, bliver de til bevægelser af robotarmen og robothånden for enden af den.
Det er forskere fra Californien, der har givet den frivillige forsøgsperson mulighed for at foretage bevægelser med tankens kraft, selvom han er lam. Forsøget beskrives i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Science.
Intentioner om bevægelser er nok
Nu kan Erik Sorto række ud efter et glas vand og føre det op til munden, blot ved at tænke at han vil gøre det. Han behøver ikke engang at forestille sig de enkelte bevægelser, der skal udføres, men blot have en intention om at udføre handlingen.
Ved tidligere forsøg med tankestyring af robotarme eller proteser har det været sådan, at forsøgspersonen skulle forestille sig de enkelte bevægelser og for eksempel tænke 'Nu skal jeg løfte armen, føre den mod glasset og så lave en gribebevægelse med hånden' for at få fat i et glas vand.
Men Erik Sorto skal blot tænke 'Jeg vil tage fat om glasset', så klarer robotarmen resten.
Det er altså Erik Sortos intentioner, der bliver opfanget og omdannet til handlinger, og ikke selve de motoriske signaler, som hjernen forsøger at sende til de lemmer, der ikke længere er nerveforbindelser til. Og det er en ny indgangsvinkel i forhold til at hjælpe lamme personer til at blive mere selvhjulpne.
Bevægelsen kommer samtidig med tanken
»Fordelen med denne metode er, at patienten kan opnå en mere naturlig og sofistikeret kontrol af robotarmens bevægelser,« fortæller Mads Jochumsen, der er ph.d.-studerende på Center for Sanse-Motorisk Interaktion under Institut for Medicin og Sundhedsteknologi på Aalborg Universitet. Her forsker han i kommunikationen mellem hjernen og proteser.
»Bevægelsen bliver udført i samme øjeblik, som patienten tænker tanken. Han når ikke at registrere en forsinkelse mellem tanken om, at han vil udføre bevægelsen, og så at robotarmen udfører bevægelsen for ham.«
»Metoden kan bruges til folk, der på grund af en skade højt oppe på rygmarven er lamme i hele kroppen, og også patienter med en sygdom som amyotrofisk lateral sklerose (ALS), hvor musklerne lammes og svinder ind, kan hjælpes med elektroder i hjernen. Så kan de for eksempel køre rundt i kørestol, selv om de ikke er i stand til at bevæge en muskel.«
En chip til armen og en til hånden
I stedet for at være anbragt på hjernens motoriske center, der styrer frivillig bevægelser, har Erik Sortos elektroder forbindelse til hjerneceller i et hjerneområde kaldet den posteriore parietale cortex. Det er her, man på basis af sanseindtryk planlægger bevægelser, før man rent faktisk udfører dem.
Den ene chip er anbragt der, hvor der er aktivitet, når han forestiller sig at ville bevæge armen, mens den anden opfanger signaler fra tanken om at bevæge hånden.
Systemet virker, som forskerne havde håbet, og Erik Sorto var overrasket over, hvor nemt det var at styre robotarmen med tankerne, fortæller han i en pressemeddelelse fra California Institute of Technology.
Elektroderne skal holde længere
Trods det vellykkede forsøg er der stadig en del udfordringer, der skal overvindes, før lamme mennesker i stor stil kan blive hjulpet af tankestyrede robotter.
Blandt andet skal holdbarheden af elektroderne forlænges, fortæller Mads Jochumsen:
»I bedste tilfælde kan elektroderne holde et par år, og så skal patienten have en ny operation. Og sådan en er selvfølgelig ikke helt risikofri.«
Chippen med elektroder skal også helst kommunikere trådløst med omgivelserne, så man slipper for et kabel igennem kraniet og huden på hovedet.
Desuden skal computeralgoritmerne forbedres, så robottens bevægelser bliver endnu mere naturlige. Måske hjælper det, hvis der både er elektroder i den motoriske cortex og i den posteriore parietale cortex.
Og hvis det skal være rigtig godt, er der brug for tovejskommunikation mellem robot og hjerne. Når en robothånd udstyres med en form for følesans, så hjernen ikke kun får besked om håndens position og bevægelser gennem synssansen, bliver det nemlig noget lettere at kontrollere den.
Rundt omkring i verden - også på Aalborg Universitet - arbejder forskere da også på højtryk for at forbedre teknologierne, så lamme personer kan få et bedre liv, hvor de selv kan klare meget mere.
