Άτομα με τραυματισμούς στη σπονδυλική στήλη συχνά χάνουν μερικώς ή πλήρως τον έλεγχο των άκρων τους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα νεύρα στα άκρα και οι νευρώνες του εγκεφάλου παραμένουν λειτουργικοί, ωστόσο η βλάβη στη σπονδυλική στήλη διακόπτει την επικοινωνία μεταξύ τους.
Ερευνητές από την Ιταλία και την Ελβετία, δημοσιεύοντας τα ευρήματά τους στο APL Bioengineering, εξέτασαν κατά πόσο το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για τη σύνδεση των εγκεφαλικών σημάτων με την κίνηση των άκρων.
Όταν ένας ασθενής προσπαθεί να κινήσει ένα παράλυτο μέλος, ο εγκέφαλος εξακολουθεί να παράγει σήματα που αντιστοιχούν στην πρόθεση της κίνησης. Αν αυτά τα σήματα μπορούν να ανιχνευθούν και να αποκωδικοποιηθούν, θα μπορούσαν θεωρητικά να μεταδοθούν σε έναν διεγέρτη του νωτιαίου μυελού, ενεργοποιώντας τις νευρικές απολήξεις του αντίστοιχου άκρου.
Οι ερευνητές τονίζουν ότι το EEG αποτελεί μια προτιμητέα λύση σε σχέση με τις επεμβατικές τεχνικές, όπως η εμφύτευση συσκευών στον εγκέφαλο ή στη σπονδυλική στήλη. Όπως εξηγεί η Laura Toni, τέτοιου είδους επεμβάσεις ενέχουν κινδύνους, όπως λοιμώξεις, γεγονός που καθιστά αναγκαία την αναζήτηση λιγότερο επεμβατικών εναλλακτικών.
Παρόλα αυτά, η αποκωδικοποίηση της πρόθεσης κίνησης μέσω EEG παραμένει πρόκληση. Τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται στην επιφάνεια του κεφαλιού και δυσκολεύονται να καταγράψουν σήματα από βαθύτερες περιοχές του εγκεφάλου. Αυτό αποτελεί μικρότερο εμπόδιο για τις κινήσεις των άνω άκρων, αλλά γίνεται πιο σύνθετο όταν πρόκειται για τα πόδια και τα πέλματα.
Ο λόγος είναι ότι οι κινήσεις των κάτω άκρων ελέγχονται κυρίως από κεντρικές περιοχές του εγκεφάλου, ενώ των άνω άκρων από πιο περιφερειακές. Έτσι, η χωρική χαρτογράφηση των σημάτων είναι πιο δύσκολη για τα κάτω άκρα.
Για να αντιμετωπίσουν αυτή τη δυσκολία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης. Σε πειραματικές δοκιμές, εξόπλισαν ασθενείς με συσκευές EEG και τους ζήτησαν να εκτελέσουν απλές κινήσεις. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν αναλύθηκαν ώστε να κατηγοριοποιηθεί το εύρος των εγκεφαλικών σημάτων.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ερευνητές μπορούσαν να διακρίνουν με επιτυχία την προσπάθεια κίνησης από την πλήρη ακινησία, ωστόσο δυσκολεύονταν να ξεχωρίσουν με ακρίβεια διαφορετικούς τύπους κίνησης.
Παρά τις προκλήσεις, η ερευνητική ομάδα εμφανίζεται αισιόδοξη. Στόχος των μελλοντικών μελετών είναι η βελτίωση των αλγορίθμων ώστε να αναγνωρίζουν πιο σύνθετες κινήσεις, όπως το περπάτημα ή το σκαρφάλωμα, και η διερεύνηση τρόπων αξιοποίησης των δεδομένων για τον αποτελεσματικό έλεγχο εμφυτευμάτων που θα αποκαθιστούν την κίνηση σε παράλυτους ασθενείς.
