장치는 뇌에서 신호를 포착하여 근육 제어를 담당하는 말단을 활성화하는 센서로 전달합니다.

척수 손상으로 뒷다리 중 하나를 움직일 수 없었던 원숭이는 뇌와 근육 활성화를 담당하는 끝을 무선으로 통신하는 “바이패스” 덕분에 거의 정상적으로 다시 걸을 수 있게 되었습니다. 책임자가 정의한 이 뇌척수 신경 보철물은 스위스의 École Polytechnique Fédérale de Lausanne에서 다른 연구 센터 및 Medtronic 회사와 협력하여 개발되었습니다. 동물은 뇌에 작은 센서가 내장되어 있어 원숭이가 움직이고 싶은 욕구에 대해 방출되는 신호를 포착하여 프로세서로 보냅니다. 데이터는 처리 및 디코딩된 다음 부상의 반대쪽에 있는 척수의 요추 부위에 배치된 전극이 있는 다른 장치로 전달되어 영향을 받은 다리의 근육을 지시하는 뉴런을 활성화합니다. -“우리가 하는 일은 뇌와 운동 시스템 사이의 통신을 실시간으로 무선으로 복원하는 것입니다.” 프로젝트의 저자 중 한 명인 옥스퍼드 대학교(Nuffiel College)에서 근무하고 이미 5년 동안 스위스 학교 팀에 있었던 스페인 엔지니어 에두아르도 마르틴 모라우(Eduardo Martín Moraud)는 말합니다. 2015년 6월에 첫 번째 만족스러운 결과를 얻은 연구의 세부 사항은 과학 저널에 게재되었습니다

‘자연’. 실험에 참여한 두 원숭이 중 한 마리는 부상 후 첫 주에 런닝머신과 땅에서 훈련 없이 마비된 팔다리를 다시 사용할 수 있었고, 두 번째 원숭이는 약 2주가 걸렸습니다.

EPFL이 보고한 바와 같이, 척 수 손상 환자에 대한 기술의 치료 효과를 검증하기 위해 로잔 대학 병원에서 임상 연구가 시작되었지만 부분적으로만 검증되었습니다. 현재 수행되고 있는 작업은 이전에 프로그래밍된 척수에 전극이 있는 장치를 배치하면 다리의 움직임을 복원할 수 있는지 확인하는 것입니다. 뇌와 소통하지 않습니다.

프로세스

연구원들이 설명했듯이 뇌가 움직임이나 기타 활동을 수행하기로 결정할 때 수학적 알고리즘으로 측정하고 해석할 수 있는 “뉴런 간의 전기 피크 전달”이 있습니다. 온전한 신경계에서 걷기를 나타내는 신호는 운동 피질(또는 운동 피질)이라고 하는 뇌의 작은 영역에서 나옵니다. 그 후, 신호는 척수를 통해 이동하여 요추 부위에 위치한 신경망에 도달하고 다리 근육을 활성화하여 움직임을 생성합니다. 부분적이든 완전하든 척수 손상은 이러한 신호가 뉴런에 도달하는 것을 방해하고 마비를 유발합니다. 그러나 운동 피질은 여전히 걷기 지시를 생성한 뇌 활동을 유지합니다. 그리고 마비된 다리의 근육을 활성화하는 신경망도 온전하며 여전히 다리 움직임을 생성할 수 있습니다. 이번 기회에 “많은 정보를 제공하는 피질의 96개 신경 채널”이 측정되었다고 Martín Moraud는 말하며, 예를 들어 이전 실험에서 인간 환자가 생각만 해도 원격으로 컴퓨터를 활성화하는 것이 이미 가능했다고 회상합니다. “우리는 발이 들어올려질 때와 착지할 때라는 두 가지 이벤트만 제어하는 데 관심이 있었습니다.” 그는 계속합니다. 그런 다음 척수의 특정 영역에서 몇 볼트의 전기 자극이 다리의 특정 근육을 활성화할 수 있는 다양한 뉴런 네트워크를 조절합니다. “저는 실시간으로 척수를 자극할 수 있는 시스템을 구체적으로 다루었습니다”라고 Martín Moraud는 계속합니다.

교육이 필요하지 않습니다.

원숭이들이 이동성을 되찾기 위해서는 “물리 치료나 훈련이 필요하지 않았다”고 실험을 감독한 보르도 대학의 신경과학자 에르완 베자르는 말한다. 모든 치료는 참여 센터의 생명윤리위원회의 통제 후 수행되었습니다. 뇌와 척수에 임플란트를 식립하는 로잔 대학병원(CHUV)의 신경외과 의사 조슬린 블로흐(Jocelyne Bloch)는 “완전히 마비된 환자가 이 뇌척수 인터페이스를 통해 다리를 움직일 수 있다는 것을 처음으로 상상할 수 있다”고 말했다. 출처: The Journal, Nature Scientific Journal.

보철 교정 기술자로서의 학업을 마친 후 Martin Kaufmann은 미국 중서부의 여러 클리닉에서 “인간과 함께” 일하기 시작했습니다. 그러나 사촌의 개가 뇌졸중을 앓고 한쪽 다리의 이동성을 잃고 나서야 그는 인간에게 치료하는 데 지친 부상을 치료할 수 있는 선택의 폭이 얼마나 제한적인지 깨달았습니다. “수의사들이 사지 완전 절단을 고려한다는 말을 듣고 놀랐습니다”라고 Kaufmann은 말합니다. “그래서 저는 가장 분명한 질문을 하게 되었습니다: 왜 우리가 가장 좋아하는 네발 달린 동물도 의족을 똑같이 이용할 수 없을까요?”

인간 보철물은 수세기 동안 일반적이었지만 최근까지 팔다리의 전체 또는 부분 상실이 있는 동물에게 사용할 수 있는 유일한 옵션은 안락사 또는 완전 절단이었습니다. Kaufmann은 대부분의 수의사가 보철물을 옵션으로 고려조차 하지 않는다는 것을 확인할 수 있었습니다. 그것은 단순히 교육적 짐의 일부가 아니었습니다. “외과의사나 의사와 달리 이것은 어떤 교육 모듈의 일부도 아니었습니다”라고 그는 말합니다. “개가 보철물을 사용할 수 있다는 것을 설명하는 연구를 발표한 사람은 아무도 없었습니다.” 이러한 데이터 부족이 문제입니다. 동물 보철물을 전문으로 하는 연구자는 거의 없으며 동물이 보철물 사용으로 혜택을 받을 수 있거나 경우에 따라 혜택을 받을 수 있는지 확인할 수 있는 발표된 연구가 충분하지 않습니다. 보철물이 그들에게 해를 끼치지 않을 것이라고 확신할 수도 없습니다.

개 ‘여행’. / 케빈 바차르.

논쟁의 주요 요점 중 하나는 보철물이 한쪽 다리를 잃은 동물을 방해하는지 돕는지 완전히 명확히 하는 것입니다. 다리가 세 개인 개는 공원에서 놀 때 행복해 보일 수 있지만 그렇다고 해서 도전에 직면하지 않는다는 의미는 아니라고 Kaufmann은 말합니다. “가장 단순하거나 사소한 활동을 수행하는 데 필요한 심혈관 지구력만으로도 이미 엄청납니다.” 새로운 부상을 일으킬 가능성은 말할 것도 없습니다. “네발 동물은 두 다리로 걷는 데 능숙하지 않기 때문에 두 개의 팔다리가 손상된 동물이 의족 사용에 더 적합할 것입니다”라고 노스캐롤라이나 주립대학교 수의과대학의 정형외과 교수인 데니스 마르셀린-리틀은 말합니다. “세 가지의 경우 문제는 훨씬 더 논쟁의 여지가 있습니다. 어떤 사람들은 다른 사람들보다 훨씬 더 나쁩니다.”

보철물을 사용하더라도 동물이 보철물을 사용하는 데 익숙해지도록 하는 데는 여전히 어려움이 있습니다. “애완동물 보철물 실패의 주요 요인 중 하나는 그 물건이 거기에 붙어 있는 것이 무엇인지 설명할 수 없을 때 [el animal] 입니다”라고 Marcellin-Little은 말합니다. 통신 문제는 특히 장치가 불편하거나 불안정한 경우 모든 보철 기술자의 빵과 버터입니다. 카우프만은 “세 살짜리 아이에게 의족의 조립과 작동에 대한 인상을 말해 달라고 요청할 수 없다”며 “[그리고] 개에게 최신 조정에 대한 의견을 물어볼 수도 없다. 모든 결정은 임상 평가 및 데이터를 기반으로 합니다.” 서로 다른 동물 간의 크기와 해부학적 구조의 엄청난 다양성은 또 다른 도전입니다: 완전히 새로운 근골격계 개념을 암기해야 하는 것은 아무리 말해도 문제가 됩니다. 카우프만은 “‘보자… 이 황새는 어떻게 작동하나요? 황새에게 정상적인 것은 무엇입니까?'” 또한 주의해야 할 중요한 생리학적 차이가 있습니다. 예를 들어, 2007년 태국에서는 코 끼리가 초기 기뢰에 지뢰를 밟은 후 의족을 장착했습니다. “코끼리는 대부분의 동물과 마찬가지로 체온을 조절하기 위해 팔다리에서 땀을 흘리기 때문에 의족을 사용하면 열 관리를 방해할 수 있습니다. 코끼리의 경우, 이로 인해 코끼리가 이를 보상하기 위해 귀를 더 자주 두드리게 되었습니다.” 카우프만과 그의 아내 에이미가 수의학 보철물 및 보조기(보철물은 신체의 잃어버린 부분을 대체하고 보조기는 부상당한 팔다리를 보호하거나 지지하는 보철물) 제조에 전념하는 회사인 Orthopets를 설립한 지 12년이 지났습니다. 대형견의 경우 10대 초반 아이 정도의 크기이지만 Kaufmann의 개 환자 대부분은 생후 2개월 된 아기보다 부피가 덜하다고 그는 말합니다. “당신은 결국 미친 사람처럼 당신 주위를 맴도는 파운드 개에게 의족을 착용하려고 합니다.”

다리가 없는 조랑말 ‘몰리’. / 리제트 게스덴

한편, 동물 보철물의 새로운 사례가 언론에 점점 더 자주 등장하고 있습니다. 지난 몇 년 동안에야 우리는 3D 프린팅 다리를 가진 Dudley 오리를 갖게 되었습니다. 보철 부리를 가진 알래스카 대머리 독수리인 아름다움 ; 그리고 발등으로 걷는 것을 방지하는 보조기를 장착한 코모도 왕도마뱀 스마우그. Marcellin-Little은 최근 지느러미가 손상된 바다거북에게 보조기를 착용했습니다. 이런 식으로 그는 치유 과정에서 팔다리를 안정적으로 유지할 수 있었습니다. 도전이 부족하지 않습니다: “각 다리의 일부를 잃은 후 기본적으로 급습하는 개에게 어떤 해결책을 제공할 수 있습니까?” 카우프만은 묻습니다. “[Es] 믿을 수 없을 정도로 복잡합니다.” 그러나 이러한 과제를 해결하면 뼈에 직접 삽입된 막대로 보철물을 고정하는 보철 임플란트와 같이 나중에 동물과 인간 모두에게 유용하게 사용할 기술이 밝혀지거나 개선될 수 있습니다. “동물과 함께라면 인간이 할 수 있거나 할 수 있는 것보다 훨씬 더 깊이 들어갈 수 있습니다”라고 카우프만은 말합니다. 이 기술이 완성된다면 기존 보철물의 서스펜션 문제를 실질적으로 극복하는 것을 의미할 수 있습니다. 출처: 신문 “El País”