Neuralink blev overhalet, længe før de producerede deres første hjernechip

Noland Arbaugh fra Arizona er den første patient i verden, som har fået en Neuralink-chip implanteret i hjernen.

I januar 2024 fik Arbaugh chippen opereret ind under fuld narkose. Det skete som led i Neuralinks såkaldet ‘Prime-studie’, som firmaet offentliggjorde i september 2023.

En neurokirurg i operationstøj åbnede hovedbunden med en skalpel, udborede et hul på størrelse med en femmer og overlod scenen til sin kollega: En højteknologisk robot-symaskine, som med overmenneskelig præcision syede flere end 1.000 elektroder ned i hjernebarken på den sovende Noland.

Siden har medier i Danmark og udlandet fattet fornyet interesse for hjerneteknologi.

Selvom jeg aldrig selv har opereret en chip ind i hjernen på en patient, deler jeg mediernes store interesse i udviklingen af brain computer interface (BCI) og hjernechip i udlandet.

For denne udvikling skaber store muligheder for patienter her i Danmark. Jeg forsker selv i BCI-systemer, som ikke kræver en operation, men som virker ved hjælp af elektroder på hovedbunden.

Det er såkaldt 'ikke-invasiv' BCI-teknologi, og kan blandt andet bruges til at skabe bedre genoptræning til patienter med hjerneskade.

Computerstyring med tankens kraft lyder som ren science fiction, og Neuralink har da også præsenteret deres første patient som lidt af en sensation. Men det er faktisk en teknologi, som har flere årtier på bagen, og andre firmaer har for givet Elon Musk baghjul i årevis.

Spiller nu skak og computer

De seneste otte år har Arbaugh været lammet fra skuldrene og ned, efter han fik en skade på rygmarven i en dykkerulykke.

Han har været helt afhængig af andres hjælp til alle dagligdagsaktiviteter, og derfor tænkte han ikke to gange, da Neuralink annoncerede, at de søgte patienter til at teste deres nye hjernechip, N1.

Noland meldte sig frivilligt og blev i januar Neuralinks første forsøgsperson.

Fem uger efter operationen offentliggjorde Neuralink en video, hvor Noland Arbaugh demonstrerer chippen.

Han kan bruge den til at styre sit TV og computer, og han kan bruge den til at spille skak og Civilization med tankens kraft, og det gør en verden til forskel for Noland.

Selvom teknologien ifølge Arbaugh ikke er helt perfekt, kan han bruge chippen til at spille computer med tankens kraft. En oplevelse, den 29-årige Star Wars-fan beskriver som »at bruge The Force til at styre musen«.

N1-chippen er dog ikke uden sine begyndervanskeligheder. Få måneder efter Nolands operation, offentliggjorde Neuralink, at de havde problemer med chippen.

Nogle af trådene havde trukket sig fra Arbaughs hjerne, men efter få dage var det lykkedes Neuralink at løse problemet ved at omprogrammere chippen til at være mere følsom for hjernens signaler.

Faktisk fortæller Neuralink, at chippen endte med at være mere effektiv end før.

Den originale hjernechip

Allerede i 2004 opererede forskere fra Brown University elektroder ind i hjernen på en patient med rygmarvsskade og gjorde ham dermed til verdens første hjernecyborg.

Forsøget varede et år, og i den tid lærte den 25-årige Matthew Nagle at styre sin computer og TV ved hjælp af hjernechippen.

Den chip, som Matthew Nagle fik opereret ind i sin hjerne, var et såkaldt ’Utah Array’, som blev udviklet i 00’erne af det amerikanske firma Blackrock Neurotech.

Et Utah Array fungerer på samme måde som Neuralinks chip, men ser af gode grunde lidt mere gammeldags ud.

Det er en lille firkant på under en halv centimeter på hver led, som ser ud, som om den er skåret ud af en metallisk tandbørste.

Fra den lille bundplade stikker 100 elektrodenåle, hver på få millimeter, ned i hjernevævet og opnår kontakt til nervecellerne.

En nervecelle aktiveres, når patienten tænker på at udføre en bevægelse, og så skaber hjernen en svag elektrisk strøm, som opfanges af nåleelektroderne.

Disse signaler kan så forstærkes og sendes – via chippen – til den computer eller enhed, som patienten ønsker at styre.

Gammel teknologi i nye klæder

Den samme teknologi har hjulpet en anden patient med rygmarvsskade, Nathan Copeland, til at styre sin kørestol og en robotarm med fire guldbelagte elektroder i hjernebarken.

Hans hjernechip gør ham i stand til at styre en robotarm, og opfange sansesignaler fra armen. Copeland kan simpelthen mærke, hvad armen rører ved, ganske som var det hans egen.

Copeland fik sine implantanter i 2015 som en del af et forsøg ved University of Pittsburgh, og har den dag i dag rekorden for ’længst siddende hjernechip’.

Nagle og Copeland er langtfra de eneste hjernecyborgs, som har haft glæde af Blackrocks chip. Siden 2004 har en lang række patienter i USA og Europa deltaget i forskningsprojekter med hjernechip fra både Blackrocks og andre firmaer.

Så når Neuralink offentligør, at deres chip kan bruges til at spille computer eller styre en musemarkør, som en banebrydende teknologisk landvinding, er det faktisk gammel teknologi i nye klæder.

Fra hjernen til blodårerne

BlackRocks Utah Array har været BCI-forskningens gyldne standard i flere årtier. Chippen bliver brugt i flere end 1.000 laboratorier verden over, og er blevet brugt til forsøg med både mennesker og dyr.

Utah Arrayet har en særlig fordel, som den deler med Neuralinks chip: Når chippen opereres ind i hjernevævet, opnås en direkte kontakt mellem chip og hjerne, og derfor kan man få et meget rent signal, som er næsten frit for elektrisk støj.

Ulempen er, at enhver operation i hjernevævet medfører risiko for både infektioner, blødning og skade på hjernen.

Lige netop det problem mener neurotech-firmaet Synchron at have en løsning på. Synchron, hvis hovedsæde ligger i New York, har i flere år arbejdet på et Brain Computer Interface som ikke opereres ind i hjernen, men i blodkarrene.

Ifølge Synchron er den nemmeste og sikreste måde at få adgang til hjernevævet nemlig at sætte elektroder op i de store vener, som dræner hjernen for blod.

Et hønsenet af elektroder

Syncrhons elektrode ligner en lille cylinder af hønsenet. Den er fremstillet af medicinsk ståltråd og har små mikroelektroder indlejret i tråden, som kan opfange hjernens elektriske signaler.

Elektroden, som Synchron har døbt en ’Stentrode’, bliver sat på plads på samme måde som en hjertestent, der bliver brugt til ballonudvidelser i hjertets blodkar.

Når en læge skal indoperere en Stentrode, gennemborer hun én af halsens store blodårer med et kateter.

Dette giver adgang til at føre Stentroden op langs halsen, rundt om lillehjernen og ind til midten af baghovedet i en kompleks zigzag-rute gennem hjernens blodlabyrinter.

Hele proceduren foregår under konstant røntgenstråling, så lægen er sikker på, at hun ikke beskadiger hjernevæv eller karvægge på vejen op.

Når Stentroden har nået midten af baghovedet føres den det sidste stykke vej til toppen af kraniet. Her puster lægen stentroden op, så den indlejrer sig i karvæggen uden at gøre skade på vævet.

Fra dens plads i toppen af kraniekassen kan Stentroden opfange elektriske signaler fra de områder, som styrer både højre og venstre side af kroppen, den motoriske hjernebark.

Og placeringen er ikke tilfældig, for den motoriske hjernebark er den del af hjernen, vi mennesker har allerbedst bevidst kontrol over.

Synchrons chip kan lettere udbredes

Tankegangen er, at patienten skal kunne bruge hjernens bevidste signaler til at styre chippen, og det har Synchron vist, kan lade sig gøre i virkeligheden.

Allerede i 2020 kunne to patienter med ALS bruge Synchrons elektrode til at skrive på computer, og i 2022 fik yderligere fire patienter indopereret Stentroden.

Neuralink og Synchron er konkurrenter, men måske er der plads til begge modeller på markedet.

Neuralinks chip bliver opereret direkte ind i hjernen på patienten, og den kan dermed få et væsentligt bedre hjernesignal end Synchrons stentrode.

Til gengæld kræver N1 et helt hold af operationspersonale og en robot, der kan sætte chippen på plads.

Stentroden, derimod, kan placeres af enhver læge, som kan udføre en ballonudvidelse.

Teknikken er fuldstændigt den samme som et meget almindeligt indgreb i hjertet. Lægerne, som skal udføre den, skal bare bevæge sig ad lidt andre stier, end de er vant til.

Derfor vil det være nemmere for Synchron at etablere stentrode-klinikker verden over, når virksomhedens produkt er klar til det.

Formentlig vil patienter med meget svære neurologiske skader have gavn af Neuralinks chip, mens Synchrons stentrode vil være et bedre valg til patienter med lette symptomer. Eller til mennesker, som bare vil bruge en hjernechip til at styre en copmuter med tankens kraft.

Forsvindende få hjernecyborgs

For nyligt, i begyndelsen af april 2024, har Synchron offentliggjort, at de åbner et patientregister for patienter med lammelser som følge af ALS, stroke og sklerose, som er sygdomme i hjernen og centralnervesystemet.

Det sker, efter at Synchron har fået tilsagn fra 120 virksomheder verden over, som har interesse i at undersøge effekten af chippen.

For alle disse patienter vil teknologi, som kan forbinde den tilbageværende raske del af hjernen med robotter og computere, gøre en verden til forskel. Akkurat som det har gjort for Noland Arbaugh, Matthew Nagle of Nathan Copeland.

Der eksisterer ikke opgørelser over, hvor mange patienter der i 2024 lever med mikrochip i hjernen. Et forsigtigt bud ligger på mellem 40 og 50 patienter på verdensplan, og det er kun de patienter, som stadig har chip i hjernen.

Hvis vi også tæller patienter, som ikke længere lever eller har fået fjernet deres hjernechip, er tallet meget større.

Men det tal er forsvindende lille i forhold til behovet. I Danmark lever 3.000 mennesker med rygmarvsskade, og et lignende antal lider af sygdomme som ALS og muskelsvind.

Hvert år får 12.000 mennesker stroke. For disse patienter vil det være livsomvæltende at kunne styre hjælpemidler og kommunikere med tankens kraft.

Hvad venter vi på?

Efterspørgslen på hjernechip i Danmark er stor. Det oplever jeg som læge og neuroteknolog hver gang patienter og pårørende spørger mig, hvornår hjernechip kommer i handelen.

Desværre er det nok ikke i nærmeste fremtid, vi ser hjernechipforhandlere skyde op på gadehjørnerne.

For det første skal det dokumenteres, at teknologien er sikker for brugeren.

For mange patienter med høj alder eller kort forventet levetid vil det være mindre vigtigt, om hjernechip er sikre på langt sigt, men inden et kommercielt produkt kan komme i handelen, skal det overholde vigtige EU-sikkerhedsgodkendelser.

For det andet skal det kunne betale sig for virksomhederne at sælge produktet i Danmark.

Selvom der er stor interesse for hjernechip blandt danske patienter, er der ingen, der ved, hvad en hjernechip kommer til at koste, og om der vil være brugerbetaling, eller om det danske sundhedsvæsen vil tilbyde hjernechip til patienter med neurologiske sygdomme.

Derfor vil det formentlig vare i hvert fald 10 år, før danske patienter får direkte adgang til hjernechip, medmindre de deltager i et videnskabeligt forsøg.

Lige nu er der ingen forsøg i Danmark med invasiv BCI og dermed heller ikke med Neuralinks eller Synchrons hjernechips. Men behovet for kommercielle chip er i den grad til stede.