Decodarea semnalului cerebral, un viitor promiţător

Creierul uman
Creierul uman (Kiyoshi Takahase Segundo / Photos.com)

Isabelle Laffont, profesoară la departamentul de medicină fizică şi readaptare de la Spitalul Universitar din Montpellier, explică, într-un articol publicat în cotidianul francez Le Figaro, în ce măsură decodarea semnalului cerebral s-ar putea dovedi de mare ajutor, în special pentru 'reeducarea' persoanelor paralizate.

Decodarea semnalului cerebral, care poate fi considerat un fel de 'descifrare a creierului', constă în înregistrarea activităţii emise de creier, pentru a-i înţelege modul de funcţionare şi eventual pentru a folosi această înregistrare într-un scop terapeutic. Astfel, se poate înregistra activitatea electrică, ce corespunde activităţii celulelor nervoase, sau modificările circulaţiei sanguine locale (prin intermediul modificării temperaturii pe suprafaţa creierului sau craniului), care reflectă indirect funcţionarea anumitor zone ale creierului.

Precizia acestor înregistrări este atât de mare, încât este posibil să se determine cu mare fineţe părţile creierului care sunt în funcţiune atunci când o persoană realizează o sarcină motrice, de exemplu când îşi mişcă degetele, sau o sarcină cognitivă, cum ar fi să se gândească la unele dintre părţile corpului său sau să-şi imagineze că mişcă unul dintre membre. Aceste înregistrări se pot face datorită unor electrozi implantaţi în creier, iar în acest caz se vorbeşte despre interfaţa cerebrală 'invazivă', sau cu ajutorul unei căşti echipate cu electrozi, ceea ce ar însemna interfaţă cerebrală 'non-invazivă'.

Aceste tehnici de decodare a semnalului cerebral au înregistrat progrese semnificative în ultimii ani, posibile în ultimii ani în domeniul tehnologiilor, prin elaborarea de captatori din ce în ce mai sofisticaţi. De asemenea, ele au beneficiat de progresul din domeniul interpretării semnalului, al neuroştiinţelor şi medicinei. Semnalul cerebral astfel decodat poate fi utilizat pentru a pilota diverse aparate destinate să suplinească o funcţie pierdută ca urmare a unor accidente sau boli.

De exemplu, după anumite afecţiuni neurologice unele persoane se pot pomeni în imposibilitatea de a vorbi şi a se mişca, în timp ce funcţiile lor intelectuale sunt menţinute. Aceasta este situaţia în Locked-In Syndrom sau 'sindromul închiderii în sine', care survine cel mai adesea în urma unui accident vascular cerebral (AVC). În aceste situaţii, interfaţa cerebrală îi poate permite unei persoane să comunice din nou, selecţionând pe ecran litere pentru a compune un cuvânt, apoi o frază.

Deocamdată, aceste sisteme sunt încă foarte lente şi utilizatorii nu pot sesiza mai mult de 2-3 litere pe minut. De asemenea, ele sunt puţin disponibile în Franţa, dar se comercializează deja în alte ţări ale Europei. Recomandările pentru acestea sunt minimale pentru că, din fericire, majoritatea pacienţilor care suferă de o boală neurologică îşi păstrează capacităţile motrice minimale, care le permit să comunice într-un mod mai simplu. Totuşi, acest 'pilotaj al ordinatorului gândirii' rămâne foarte promiţător pentru persoanele afectate mai grav.

În acelaşi mod, acest sistem le poate permite persoanelor complet paralizate (de exemplu, tetraplegice) să manevreze un scaun rulant electric şi să-şi regăsească astfel posibilităţile de acţiune asupra mediului înconjurător. În aceste situaţii, interfaţa cerebrală detectează semnalul cerebral emis de persoană, atunci când aceasta se gândeşte la mâna sa dreaptă (pentru a vira la dreapta) şi la mâna sa stângă (pentru a vira la stânga) sau la picioarele sale (pentru a face să avanseze scaunul rulant). Deocamdată, aceste dispozitive se află încă la stadiul de experimentare şi nu sunt comercializate în Franţa, precizează Laffont pentru Le Figaro.

Nu în ultimul rând, faptul de a controla cursorul pe ecran prin gândire poate permite dirijarea mişcării unui braţ robotizat, prin intermediul ecranului ordinatorului. În acest caz, mişcările braţului sunt în mare parte automate, însă persoana poate declanşa punerea în mişcare a robotului şi să-i controleze parţial mişcările, de exemplu pentru a apuca un obiect. Aceste aplicaţii sunt de asemenea foarte experimentale.

A şti să înregistrezi şi să decodezi activitatea cerebrală deschide posibilităţi extrem de promiţătoare pentru 'reeducare'. În prezent, este posibil să înveţi o persoană să-şi controleze activitatea cerebrală pentru a 'reeduca' anumite celule nervoase şi a 're-antrena' zonele din creier afectate, de exemplu, de un accident vascular.

Experimentele în acest domeniu au început în urmă cu circa trei ani, în mai multe ţări ale lumii. Indicaţiile terapeutice ale acestui tip de reeducare sunt încă puţin cunoscute şi reala eficacitate a acestor metode este în curs de evaluare. Însă, ele oferă mari speranţe pentru medicina fizică şi de readaptare şi pentru neurologie.

De asemenea, aceste instrumente permit explorarea conştiinţei persoanelor care nu comunică, cum ar fi cele cufundate în comă, al căror nivel de conştiinţă era până acum ignorat. În acest caz, principiul este să se realizeze o stimulare cognitivă a individului şi să se înregistreze răspunsul sub forma unui semnal cerebral care poate informa asupra comprehensiunii persoanei şi capacităţilor sale de a stabili o formă de comunicare.

Aplicaţiile 'pentru marele public' ale interfeţei cerebrale încep şi ele să se manifeste şi există câteva jocuri comercializate care folosesc semnalul cerebral pentru a acţiona fie asupra unui obiect, fie asupra unui joc video. Aceste aplicaţii ludice vor viza în mod evident mai mult persoanele cu dezabilităţi, private de capacităţi motrice.

Cu timpul, utilizarea semnalului cerebral ar urma să se generalizeze, cu aplicaţii în câmpul medicinei şi în cel al marelui public. Punerea în aplicare a unor interfeţe creier-maşină din ce în ce mai sofisticate şi mai accesibile deschide perspective foarte interesante, în special în domeniul reeducării, al compensării funcţiilor pierdute, dar şi în cel al petrecerii timpului liber.