Znanstvenici su postigli golem napredak koristeći moždane implantante kako bi vratili pokrete izgubljene zbog ozljeda leđne moždine, navodi časopis MIT Technology Review koji je nedavno objavio svoj tradicionalni popis 10 najvažnijih tehnologija godine.
Među revolucionarne tehnologije, taj ugledni časopis uvrstio je neuroprotezu za “otklanjanje paralize” (reversing paralysis) koja služi kao bežični most između mozga i donjeg dijela leđne moždine, premošćujući na taj način ozljedu. Tu neuroprotezu, uz pomoć koje je ozlijeđeni nečovjekoliki majmun vratio kontrolu nad paraliziranom nogom, razvio je međunarodni tim znanstvenika, među kojima i Hrvat dr. Tomislav Mileković (35), postdoktorand Švicarske federalne politehničke škole u Lausannei (EPFL).
- Da, čuo sam da je Technology Review naš sustav uvrstio među 10 vodećih tehnologija godine. Dobio sam mnogo novinarskih upita u posljednja četiri mjeseca otkad smo o našoj neuroprotezi objavili studiju u vodećem znanstvenom časopisu Nature - rekao je Tomislav Mileković nakon što je u Zagrebu održao dva predavanja: jedno na Fakultetu elektrotehnike i računarstva (FER), a drugo na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu (PMF).
Kibernetika
- Prije predavanja u Zagrebu, prošli sam tjedan držao predavanje na CMBEBIH 2017., međunarodnoj konferenciji bioloških i medicinskih inženjera u Sarajevu. Veseli me što ću, uz svoje obaveze, moći posjetiti rodbinu i prijatelje u Zagrebu i Zadru, koje vrlo rijetko viđam - kaže Mileković.
Rođen je u Zagrebu, gdje je završio MIOC i 2006. diplomirao inženjerski smjer fizike na PMF-u. Tijekom studija najprije je dobio stipendiju Ministarstva znanosti, zatim stipendiju Grada Zagreba, a 2004. dobio je nagradu kao najbolji student Fizičkog odsjeka PMF-a.
- Tijekom studija otkrio sam svoj interes za kibernetiku i neuroinženjerstvo. Nakon diplome intenzivno sam počeo tragati za laboratorijem koji se bavi neuroinženjerstvom, a najbolju ponudu za doktorski studij dobio sam od Carstena Mehringa, profesora neuroznanosti na Sveučilištu Albert Ludwigs u Freiburgu. Zajedno sa svojim mentorom prešao sam 2010. na Imperial College u Londonu, gdje sam doktorirao 2012. - prisjetio se Mileković. Već tijekom rada na doktoratu ponuđen mu je postdoktorat na Sveučilištu Brown u Providenceu u SAD-u (savezna država Rhode Island). Tamo je proveo dvije godine uz stipendiju iz Morton Cure Paralysis fonda.
Tijekom postdoktorata na Sveučilištu Brown, Mileković je radio na projektu BrainGate koji je diljem svijeta postao poznat kad je u ljeto 2006. časopis Nature objavio studiju o paraliziranom Amerikancu Matthewu Nagleu (1979. - 2007.), prvom čovjeku koji je uz pomoć “moždanog čipa” pretvarao svoje misli u pokrete. Matthew Nagle, o kojem je snimljen i dokumentarni film, u ljeto 2001. u jednoj je tučnjavi nogometnih navijača u Bostonu teško izboden nožem, a njegova je leđna moždina tako ozlijeđena da je ostao paraliziran od vrata nadolje.
- BrainGate je kliničko ispitivanje kojim se pokušava ustanoviti sigurnost i učinkovitost unutar moždanog Blackrock sustava za snimanje moždanih signala. Čip sa 100 elektroda ugradi se u mozak, a služi za snimanje direktnih signala iz motoričkog korteksa. Kad se te stanice snimaju zajedno, moguće je dekodirati namjeru za pokretom. Sve je najprije uspješno testirano na majmunima i onda se 2004. krenulo u kliničko ispitivanje na ljudima - kazao je Mileković. Istaknuo je da je BrainGate dosad ispitan na brojnim pacijentima.
Moždani čip
- Ljudi kojima se ugrađuje taj moždani čip isključivo su ili tetraplegičari, dakle paralizirani su od vrata nadolje, ili pacijenti sa sindromom zaključanog čovjeka (locked-in sindrom), tj. ljudi koji su izgubili sposobnost govora i pokreta udova zbog paralize. No, svi su ti ljudi kognitivno zdravi, oni razmišljaju i ako im se pruži mogućnost za komunikaciju, oni to i pokažu - objasnio je Mileković koji je u svibnju 2014. došao na postdoktorsku poziciju na EPFL u Lausannei.
- Jedan od mojih kolega na Sveučilištu Brown otišao je na postdoktorat u laboratorij profesora Gregoirea Courtinea na EPFL. Budući da se povremeno vraćao na Brown, u našem razgovoru stekao sam dojam da bi na tom projektu dobro koristilo moje znanje i vještine. Na njegovu preporuku, stupio sam u kontakt s profesorom Courtineom. On me pozvao da prijavim svoj rad na Life Science Symposium 2013., konferenciju koja se održavala na EPFL-u. Među mnogim prijavljenim, moj rad je izabran za predstavljanje u obliku predavanja. Profesoru Courtineu moj se rad očito dopao jer mi je ponudio postdoktorat u svom laboratoriju. No, prvo sam morao naći izvore financiranja. Nekoliko mjeseci kasnije uspio sam osigurati sredstva jer sam dobio EPFL Fellows stipendiju koju financira Marie Curie COFUND fond Europske unije. Tako je počela naša uspješna suradnja - kazao je Mileković.
Dvogodišnji rad u laboratoriju prof. Courtinea rezultirao je razvojem neuroproteze za koju Technology Review predviđa da će u sljedećih 10 do 15 godina pomoći paraliziranim ljudima vratiti izgubljene pokrete. Neuroproteza dekodira želju za iniciranje nožnih pokreta iz moždane aktivnosti tijekom hodanja. Zatim tu informaciju koristi da bi prilagodila električnu stimulaciju leđne moždine u segmentima ispod ozljede, kroz elektrode ugrađene iznad živčanih putova koji aktiviraju mišiće noge tijekom prirodnog kretanja.
Neurotehnologija
Zahvaljujući neuroprotezi, makaki majmun s ozljedom leđne moždine vratio je kontrolu nad paraliziranom nogom, i to samo šest dana nakon nastanka ozljede. Bio je to prvi put da su uz pomoć neurotehnologije obnovljene kretnje noge kod primata.
Naš sugovornik imao je važnu ulogu u razvoju neuroproteze. Među ostalim doprinosima, Tomislav Mileković razvio je algoritam za prepoznavanje želje za iniciranje pokreta iz moždanih signala.
- Složenost pokreta koje je moguće vratiti neuroprotezom ovisi o sposobnosti algoritma da precizno rekonstruira pokrete koje korisnik neuroproteze želi izvesti iz njegove moždane aktivnosti. Kako naša sposobnost za rekonstrukciju pokreta raste, postat ćemo sve bolji u sposobnosti da vratimo cijeli niz izgubljenih moždanih i motoričkih sposobnosti. U budućnosti, korisnici neuroproteza moći će micati svoje udove na način neprimjetno drukčiji od načina prije ozljeda mozga ili leđne moždine, te će zaboraviti da koriste neuroprotezu - pojasnio je Mileković. Istaknuo je da je u Švicarskoj već počelo kliničko istraživanje s paraplegičarima kako bi se testirali terapeutski učinci dijela proteze koji isporučuje električnu stimulaciju kroz elektrode ugrađene na površinu stražnjeg dijela leđne moždine.
- To su osobe s ozljedom leđne moždine koje ne mogu hodati, ali su još sposobne djelomično pomicati noge bez opterećenja ostatka tijela. Jedan od ciljeva tog istraživanja je provjeriti može li se stimuliranjem leđne moždina ubrzati regeneracija. Poznato je da pacijenti s ozljedama leđne moždine nakon višegodišnjeg odlaska na fizioterapiju mogu bitno poboljšati svoje kretnje. Uz fizioterapiju može doći do parcijalnog ili potpunog oporavka. Ideja je da naš sustav pospješi i ubrza oporavak - kazao je Mileković koji će za nekoliko dana prijeći na novu poziciju.
Više projekata
- Od 1. travnja bit ću mladi voditelj grupe na Ženevskom sveučilištu. Ta pozicija financirat će se sredstvima Švicarske nacionalne znanstvene zaklade (SNSF) putem nagrade Ambizione, kao i nagradom Švicarske zaklade za Parkinsonovu bolest. Moj novi ured bit će samo sto metara udaljen od laboratorija prof. Courtinea jer se Centar za neuroprostetiku EPFL-a iz Lausanne preselio na područje Biotehnološkog kampusa u Ženevi. Imat ćemo sjajne uvjete za istraživanje i suradnju - naglasio je Mileković koji ima brojne planove.
- Radit ću na nekoliko projekata. Projekt financiran nagradom Ambizione nastavak je istraživanja kojim sam se bavio u SAD-u, a to je razvoj različitih komunikacijskih sustava za ljude s locked-in sindromom. U sklopu drugog projekta pokušat ću iskoristiti neuroprotezu kako bi se pomoglo ljudima s Parkinsonovom bolesti - rekao je Tomislav Mileković koji domovinu posjećuje dva-tri puta godišnje.
- Rado dolazim u Hrvatsku i, iako su moji sadašnji uvjeti za rad izvrsni, opcija povratka uvijek ostaje otvorena. Jedan od razloga moga posjeta Zagrebu pokušaj je da utemeljim suradnju s kolegama na FER-u i PMF-u. Obostrani interes svakako postoji pa se radujem budućim projektima - zaključio je Tomislav Mileković.