Chronická bolest se může objevit kdykoliv. Je nepředvídatelná, pacienta se vytrvale drží a když udeří, je už často na pomoc pozdě. Lékaři proti tomuto trápení bojují pomocí silných opioidových analgetik, která ale v dlouhodobém měřítku mohou bolesti naopak zhoršovat. Euforie navozená léky navíc mnoho lidí láká k jejich zneužívání, takže medikace se ukázala jako dvojsečná zbraň.
Před několika týdny si skupina výzkumníků z Grossmanovy školy medicíny na univerzitě v New Yorku řekla, že takhle to dál nepůjde. Všechny pilulky smetli ze stolu a místo nich sestavili „neurální most“, který spojuje dvě oblasti v mozku – jednu, která rozeznává bolest, a druhou, která ji tlumí. Do každé umístili implantát a mezi nimi nainstalovali bezdrátové spojení, píše server SingularityHub.
Přístroj v podstatě tvoří tým dvou „agentů“. „Špion“ poslouchá elektrické bzučení v oblasti mozku, která vnímá bolest. Zatímco plní desítky dalších úkolů, pozná, kdy pacienta něco trápí. Jakmile objeví signál bolesti, pošle informaci „spícímu agentovi“, což je počítačový čip implantovaný v přední části mozku. Přístroj pak automaticky blikne a paprsek světla aktivuje neurony, které bolest vyruší. Elegance tohoto konkrétního strojového propojení spočívá ve skutečnosti, že se aktivuje, jen když je třeba, místo aby mozek neustále dráždilo.
Tuning mozku
Implantát zatím zůstává ve stadiu návrhu, píší autoři. První testy přístroje proběhly na krysách. „Naše zjištění ukazují, že implantát nabízí efektivní strategii léčení bolesti,dokonce i v případech, kde bylo vždycky těžké určit diagnózu a léčit příznaky,“ říkají Drs. Jing Wang a Valentino D. B. Mazzia, kteří studii vedli.
Veřejnost se už implantátů nebojí. Od doby průkopníků mikroelektrod z Utahu si lidé na podobné vynálezy zvykli a například technologii Neuralinku dávno nevnímají jako mimozemskou. Zbývá si poradit s jednou neznámou v rovnici – vnímání bolesti stále zůstává záhadou.
Propojit mozek s počítačem byl herkulovský úkol, při kterém vědci uspěli. Ochrnutí pacienti teď surfují po internetu pomocí mozkových vln, zatímco opice hrají Pong svou myslí. Propojení různých částí mozku mezi sebou představuje ale mnohem těžší oříšek než linka mezi hlavou a procesorem. Místo jednoznačných kódů, které ovládají kurzor počítače, v těle signály ovlivňují mnoho dalších procesů.
Například protézy rukou lze vybavit elektrickými stimulátory, které přenáší do těla vjem tlaku a teploty pomocí stimulace zbývajících nervových zakončení v pahýlu. Impulsy pak pokračují do mozku, který si je přebere a na základě získaných informací pošle přes odlišnou nervovou dráhu zpátky instrukce, co má ruka udělat. Dalším příkladem jsou stimulátory mozku, které detekují abnormální elektrické vzorce typické pro epileptický záchvat a automaticky tyto signály přeruší.
Uzavřená smyčka
Podobné systémy se nazývají „uzavřené smyčky“, protože propojují vjem s akcí. Fungují podobně jako samotný mozek. Na základě vstupu zpracují data a předají je do další relevantní oblasti. Signály v místě určení pak vyvolají reakci – pozornost, pohyb nebo změnu vnímání.
Autoři se inspirovali předchozími studiemi a vytvořili uzavřenou smyčku přímo v mozku. Sami přiznávají, že místo hypotézy, jestli to bude fungovat, si mohli hodit mincí. O využívání uzavřených smyček v těle se hodně spekuluje, protože by mohly zavinit poruchy vnímání.
Na rozdíl od motorických pohybů, jako je držení myši, se bolest v mozku těžko detekuje přesně. Vědci říkají, že se nejprve museli rozhodnout, kde budou signály přijímat a kde vysílat. Jako přijímač zvolili přední cingulární kůru (ACC), což je místo, kde zvířata i lidé mimo jiné cítí bolest. Sem voperovali skupinu mikroelektrod, které čekají na signál. Jako vysílač slouží optické vlákno umístěné v prelimbické prefrontální kůře (PFC). Dříve během výzkumu se ukázalo, že zdejší neurony umí zablokovat bolestivé impulsy z ACC. Funguje to u hlodavců i u primátů. Kdyby ACC bylo křičící batole s ukopnutým prstem, PFC je rodič, který mu nožku pofouká.
Dohromady obě části systému tvoří smyčku, která teoreticky potlačí bolest v okamžiku, kdy se v mozku objeví.
Šlápni na Lego, je to pro vědu
Vědci poprvé testovali implantáty na krysách, kterým způsobili náhlou akutní bolest, jako když si spálíte ruku o horkou plotnu nebo šlápnete na Lego. Algoritmus do několika sekund provedl rozbor bolesti s 80% přesností. Dokázal popsat počitek jako slabé štípnutí na tlapce krysy – podobně, jako když se člověk při šití píchne o jehlu.
V dalším testu srovnali mechanické bodnutí s chronickou bolestí zánětu, tedy například s pocity, které zažívají pacienti s artritidou, bolestí zad nebo fibromyalgií. Tentokrát umístili krysy do dvojité komory. Na jedné straně se implantát zapínal, pouze když rozpoznal bolestivé signály, na druhé se aktivoval náhodně. Krysy strávily mnohem více času v prvním akváriu, protože si všimly, že tam je nic nebolí. Implantát jim ihned ulevil od bolesti, kdykoliv se jim něco stalo.
Studie zažehla malou revoluci. Výzkumníci z New Yorku patří k prvním, kdo zkusili použít mozkový implantát proti bolesti. Také se jako první dokážou zaměřit na chronickou bolest, která často vznikne bez známé příčiny. Ale jejich práce teprve začíná. Přestože všechny implantáty se nejdříve testují na krysách, ještě potrvá dlouho, než je vyzkouší člověk. Nyní vědce čeká zásadní úkol, protože musí zjistit, kde lze nejlépe vysledovat bolest v mozku člověka. ACC, kterou využili při předchozích experimentech, je obrovské centrum různých vzruchů. Navazuje na širokou paletu dalších oblastí mozku a kromě detektoru bolesti hraje spoustu dalších rolí. Sídlí tu empatie, rozhodovací schopnosti a sociální chování.
Analgetika bez závislosti
„Protože zatím nemáme konkrétní anatomický cíl, kam směřovat impuls, efekt implantátu by byl nyní ve většině mozku nepředvídatelný,“ říkají vědci. Vysvětlují, že při tvorbě prototypu mohou použít k nalezení bolesti záznam činnosti ACC. Pak budou hledat ve zbytku mozku shodu s nahrávkou, což by jim mělo pomoci najít lepší místa pro zaznamenávání chronické bolesti u zvířat a potenciálně i u lidí.
Nejšikovnější na tom je, že stimulace části mozku normálně nevyvolává žádnou euforii. Takže na tlumení bolesti skrz implantát nehrozí závislost jako na opioidech. Navíc pokud se přístroj aktivuje, jen když je ho zapotřebí, snižuje se riziko, že si mozek zvykne na vzruch natolik, že léčba přestane účinkovat. Místo toho, abychom přeměnili mozek v alkoholika, který potřebuje čím dál větší dávku, můžeme ho přirovnat k příležitostnému konzumentovi, vysvětlují autoři studie.
Nechat si udělat díru do lebky a zašít do mozku implantát kvůli tlumení bolesti někomu bude znít přehnaně, ale pro lidi trpící chronickou bolestí to může být rajská hudba. Získají podobnou možnost jako epileptici, kteří byli prvními pacienty s implantáty v podobě uzavřené smyčky. Přístroj pomáhá zmírnit záchvaty těm, u nichž běžná léčba selhala.
„Dokážeme z mozku přečíst bolest ve chvíli, kdy ji pocítí,“ říkají výzkumníci. „S novou technologií ji umíme i potlačit. Teď musíme přijít na to, jak implantát začlenit do terapie.“
