Implant mózgowy potencjalnym ratunkiem dla osób z chronicznym bólem. Odbyły się już pierwsze testy 01.07.2021

Naukowcy z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Nowojorskiego utrzymują, że opracowane przez nich rozwiązanie w odróżnieniu do niektórych powszechnie dostępnych leków nie doprowadzi do uzależnienia. 

Qiaosheng Zhang wraz ze swoim zespołem zwrócił uwagę na to, że chroniczny, dokuczliwy ból staje się nieodłącznym towarzyszem coraz większej części społeczeństwa i trzeba znaleźć na niego nowe sposoby. Choć farmakologia rozwija się w zawrotnym tempie, stosowanie dużej liczby leków nadal ma swoje minusy. Organizm często nabywa tolerancji na określone substancje, a niektóre z nich – jak pokazał m.in. kryzys opioidowy w Stanach Zjednoczonych – mogą doprowadzić do masowych uzależnień, które przynoszą skutki odmienne od oczekiwanych. Mając świadomość niedoskonałości istniejących rozwiązań, Amerykanie postanowili znaleźć nowe zastosowanie implantu mózgowego. Urządzenia tego typu zastępują już dziś czynności uszkodzonych zmysłów lub nerwów. Usprawniają też prace nad interfejsem łączącym mózg z komputerem (BCI), czego przykładem jest choćby Neuralink rozwijany przez Elona Muska. 

Aby aparatura skutecznie działała, Amerykanie musieli za jej pomocą wykryć i zdekodować ból, a następnie skutecznie go zneutralizować w tym samym, zamkniętym obiegu. W tym celu stworzyli coś, co sami nazwali „mostem neuronowym" łączącym dwa obszary mózgu. Jego ramieniem wejściowym jest przednia część kory zakrętu obręczy (ACC), do której testowo wszczepiono mikromacierze elektrody. Na drugim końcu implantu znalazł się z kolei bardzo cienki światłowód wprowadzony do prelimbicznej kory przedczołowej. Podczas poprzednich badań wykazano, że aktywacja znajdujących się tam neuronów może tłumić sygnały bólowe zarówno u gryzoni, jak i u naczelnych.

W „moście neuronowym" wykorzystano technikę optogenetyki, która polega na kontrolowaniu aktywności (np. poprzez jej pobudzenie albo zahamowanie) określonych komórek nerwowych za pomocą światła. Dzięki temu cały system tworzy w czasie rzeczywistym pętlę sprzężenia zwrotnego. W teorii tłumi on ból tak szybko, jak tylko pojawi się w mózgu. Naukowcy wypróbowali tak powstały implant na myszach.

W pierwszym etapie zespół przetestował rozwiązanie pod kątem tłumienia ostrego, nagłego bólu, który odczuwamy np. wtedy, gdy oparzymy rękę czymś gorącym. Dekoder był w stanie wykrywać negatywne wrażenie zmysłowe z dokładnością sięgającą 80%. Gdy uaktywniona została druga część „mostu neuronowego", zwierzęta o 40% wolniej wycofywały swoje łapki, które delikatnie kłuto szpilkami. Eksperyment wykazał, że implant działał również w przypadku szczurów zmagających się z przewlekłymi lub neuropatycznymi (powstałymi w wyniku uszkodzenia układu nerwowego) bólami.

Badacze z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Nowojorskiego podkreślają, że ich pomysł ma dwie zasadnicze zalety. W odróżnieniu od innych typów implantów, ten stymuluje mózg jedynie wtedy, gdy wykrywa ból. Co więcej, jego zneutralizowaniu nie towarzyszy żadne nadprogramowe poczucie euforii albo błogiego rozluźnienia. To jeden z charakterystycznych elementów działania wspomnianych już opioidów, który prowadzi do psychicznego i fizycznego uzależnienia.

Amerykanie są jednak dopiero na początku drogi ku temu, żeby „most neuronowy" mógł być zastosowany u ludzi. Wyzwaniem, przed którym muszą stanąć, jest precyzyjne zlokalizowanie konkretnego rejonu mózgu odpowiedzialnego za ból w organizmie ludzkim. Wskazana u szczurów przednia część kory zakrętu obręczy stanowi dobry trop, jednak musi być on dodatkowo zweryfikowany.

Ze szczegółowym omówieniem prac ekspertów można zapoznać się na łamach specjalistycznego periodyku „Nature Biomedical Engineering".