Neurologická onemocnění se často projevují třesem, potížemi s artikulací či zhoršenou pohyblivostí a potíže mají progredující charakter. Kromě celoživotní farmakologické léčby se v současnosti u některých pacientů využívají i mozkové implantáty, které stimulují určité oblasti v mozku. Podle Eduarda Bakšteina, člena týmu FEL ČVUT, který se spolu s lékaři podílí na kontinuálním výzkumu této terapeutické metody, je hluboká mozková stimulace efektivní metodou a pacientům dokáže pomoci od mnoha omezujících a život ztěžujících symptomů.
Slovo neuroimplantát ve mně evokuje až sci-fi technologie s využitím umělé inteligence. Jsou tyto představy hodně vzdálené od reality?
Zatím ano. Většina současných neuroimplantátů jsou vlastně velmi jednoduchá zařízení, která se podobají kardiostimulátoru. Titanové pouzdro se pacientovi voperuje do dutiny hrudní, dráty se vedou podkožím na vršek hlavy a dále skrze lebku. Do patřičné struktury v mozku se pak zavádějí elektrody, jejichž jedinou funkcí je podávat standardizovanou elektrickou stimulaci. Po několika letech se pak musí zařízení v hrudníku chirurgicky vyměnit za nové, když baterie dochází. Tyto neuroimplantáty tedy nevyužívají žádnou zpětnou vazbu a v drtivé většině ani nedokážou v mozku nic měřit. Nejde ani o plain copmuter interfaces, což jsou zařízení pro komunikaci z mozku do počítače. A nejsou to ani implantáty v podobě, kterou si představují sci-fi filmy či Elon Musk, i když vývoj a výzkum takových technologií ve světě samozřejmě probíhá a probíhá již velmi dlouho.
Kam má tedy výzkum v oblasti neuroimplantátů ve světě nakročeno?
Velký kus práce se odvedl na poli neuroprotetiky. Experimentálně se vytvářejí protézy, které dokážou snímat signály z nervů v pahýlu amputované končetiny. Také už běží výzkum, kdy se systém protézy učí chápat, jak se chce člověk pohnout a na základě toho se snaží naučit operaci, kterou mají udělat. Proběhl také experiment, který se snažil napravovat paměťové stopy u pacientů s Alzheimerovou chorobou pomocí senzorů, elektrod a složitého počítačového modelu. Ukázalo se, že u postiženého pacienta experiment zvýšil kapacitu v mozku o čtyřicet procent. Ale jednalo se o model, který byl samostatně realizovaný, nebyl součástí implantátu a stála za ním jak silná výpočetní technika, tak i mnoho lidí, kteří počítače obsluhovali. Takže aby se implantáty dokázaly opravdu samy učit, to je ještě hudba budoucnosti.
Vraťme se k terapeutickým implantátům, jak mohou pacientovi pomoci?
Hodně záleží na tom, o jaký implantát se jedná. Ty, které pomáhají pacientům s Parkinsonovu nemocí, fungují jednoduše a dalo by se s nadsázkou říci, že až hrubě. Ekelektroda je na poměry mozku veliká, měří několik milimetrů čtverečních a tato plocha zasáhne obrovské množství neuronů. Stimulace tedy není cílená na konkrétní neurony, ale na celou podoblast cílového jádra. U Parkinsonovy choroby jsou v bazálních gangliích narušené dráhy, které člověku umožňují modulovat pohyb a probíhá v nich také nízkoúrovňové rozhodování. Chybí jim neurotransmiter dopamin, čímž vzniká nerovnováha a některá jádra jsou proto aktivovaná příliš a jiná málo. Stimulace pomáhá tuto rovnováhu obnovit tak, že elektrickými pulzy přimějí celou konkrétní populaci neuronů, aby se chovala podobně, jako kdyby byl člověk zdravý a dopaminu měl dostatek.
(Celý rozhovor naleznete v příštím vydání Technického týdeníku.)