W 2005 roku Adam Gorlitsky uległ wypadkowi samochodowemu, w wyniku którego został sparaliżowany. Życie się dla niego skończyło… ale tylko na chwilę. 15 lat po tamtym wydarzeniu Adam przebiegł całą trasę maratonu. Zrobił to dzięki egzo- szkieletowi, który miał na sobie.

Żołnierze i chorzy

Egzoszkielety, a więc szkielety, które znajdują się na zewnątrz organizmu, nie są w naturze rzadkością. Ma je wiele zwierząt (mięczaki, stawonogi. No bo w końcu kto powiedział, że szkielet musi być w środku ciała, jak u ludzi? Czy w środku (endo-) czy na zewnątrz (egzo-), zasada jest ta sama. Szkielet stanowi oparcie dla zaczepu mięśni, dzięki czemu zwierzę może się poruszać. Egzoszkielet może być ponadto ochroną fizyczną, czymś w rodzaju tarczy czy pancerza. Od kilkunastu lat egzoszkielety testuje się na ludziach. Badania i próby idą w dwóch kierunkach, choć w obydwu przypadkach chodzi o to samo. Szkielet zewnętrzny zakładany na ciało człowieka ma wspomagać prawdziwy szkielet oraz mięśnie. Czasami po to, by człowiek był bardziej wytrzymały fizycznie, czasami, by mógł relatywnie normalnie funkcjonować, gdy jego ciało niedomaga.

Jeden kierunek badań to orientacja na wojsko. Inżynierowie chcą stworzyć strój, który będzie pozwalał żołnierzom dźwigać większe ciężary, maszerować dłużej w pełnym uzbrojeniu czy szybciej wspinać się w niedostępne miejsca. Drugim kierunkiem analiz są egzoszkielety dla osób z niepełnosprawnością, które z powodu zaniku mięśni, paraliżu albo wieku nie mogą swobodnie funkcjonować. Ich szkielet zewnętrzny nie tyle wspomaga ten naturalny, wewnętrzny, ile przejmie jego funkcje. Takie szkielety w różnych formach testuje się już od kilku lat. Podczas ceremonii otwarcia Mistrzostw Świata w Piłce Nożnej w 2014 roku osoba sparaliżowana, mająca na sobie egzoszkielet sterowany falami mózgowymi, kopnęła w kierunku bramki piłkę. Od tamtego wydarzenia minęła epoka. Dzisiaj osoba ubrana w zaawansowany technologicznie szkielet zewnętrzny jest w stanie przebiec trasę maratonu. Dokonał tego Adam Gorlitsky, sparaliżowany od pasa w dół mężczyzna, który mieszka w Karolinie Południowej w USA. Przebiegnięcie całego dystansu zajęło mu prawie 34 godziny (rekord to nieco ponad dwie godziny), ale udało się. Maratończyk w egzo- szkielecie biegł non stop od czwartku wieczora do soboty rano. Trudno sobie wyobrazić wysiłek, jaki włożył w ten bieg. Być może właśnie dlatego to on był największym zwycięzcą tych zawodów. Nie ma też wątpliwości, że Amerykanin pokazał, jak szybko rozwija się medycyna, gdy jest wspierana przez inżynierów.

Sparaliżowany maratończyk

Marzenia o tym, by osoby przykute do wózka inwalidzkiego albo łóżka mogły wstać i chodzić, to jedno z wyzwań medycyny. Egzoszkielety mogą być sposobem na realizację tych pragnień setek tysięcy, a może nawet milionów ludzi. Wbrew jednak temu, co można by sądzić, nie chodzi tutaj o zwykłą mechaniczną konstrukcję. Egzoszkielety czy protezy, które pozwalają funkcjonować osobom niepełnosprawnym – takie, którymi można sterować za pomocą myśli, ale też takie, dzięki którym można odczuwać – to jedne z najbardziej zaawansowanych urządzeń, jakie skonstruował człowiek.

Co oznacza odczuwanie poprzez protezę? To wiedzieć, czy przedmiot trzymany w syntetycznej dłoni jest miękki, czy twardy; gorący czy zimny, chropowaty czy śliski. To oznacza także czucie nawierzchni, po której się chodzi, i odczuwanie ciężaru, który się niesie. Ludzie zdrowi i sprawni doświadczają tego wszystkiego, nawet się nad tym nie zastanawiając. Zwykle nie zdajemy sobie sprawy, jak wielu informacji dostarczają nam wrażliwe dłonie i stopy, końcówki nerwów w stawach i mięśniach. Dla osoby sparaliżowanej doświadczenie inteligentnego i zaawansowanego egzoszkieletu czy protezy jest jak rozpoczęcie nowego życia.

Sparaliżowany Adam Gorlitsky w 2016 roku założył organizację wspierającą aktywne fizycznie osoby z niepełnosprawnościami. W tym czasie wziął udział w niemal 50 biegach na terenie USA, udowadniając, że przy odpowiednim wsparciu technologii i bliskich nie ma barier, których nie dałoby się pokonać. Znacząca część z nich wynika z uszkodzeń albo degeneracji układu nerwowego, który w wielu chorobach i urazach jest kluczowy. Zerwanie rdzenia kręgowego oznacza wyrok na pacjenta, bo rdzeń – w przeciwieństwie do wielu innych części naszego ciała: skóry, kości itp. – nie zrasta się. Trwają próby łączenia dwóch kawałków rdzenia, których rezultaty są obiecujące. Udają się one jednak tylko wtedy, gdy w wyniku wypadku jakiś ostry przedmiot przeciął rdzeń. Zerwania, w wyniku którego rdzeń urwał się czy poszarpał, na razie są nie do naprawienia.

Coraz więcej udaje się jednak zrobić z komórkami nerwowymi, z których zbudowany jest mózg. Ulegają one uszkodzeniom nie tylko w wyniku urazów, ale także np. wylewów czy po prostu w wyniku wielu schorzeń wieku starczego. Zmiany te nie następują szybko, a o tym, że coś jest nie tak, rodzina czy osoba starsza orientuje się po czasie. Mózg ma wówczas coraz większe trudności z zapamiętywaniem nowych informacji i z przypominaniem sobie tych starszych. Niektóre z tych procesów można spowolnić, ale nie można ich odwrócić. Na razie.

Wyzwania przyszłości

Regeneracja mózgu wydaje się dzisiaj opowieścią z gatunku fantastyki. A nie powinna. W wielu ośrodkach na świecie, na razie na myszach, próbuje się zregenerować starczy mózg. Ostatnio udało się tego dokonać grupie badaczy z Centrum Terapii Regeneracyjnych w Dreźnie. Zmobilizowali oni komórki macierzyste, które znajdują się w mysim mózgu, do tworzenia nowej sieci połączeń.

Komórki macierzyste są niczym naturalne części zamienne. Przez odpowiednie „potraktowanie” ich można zmusić je do tego, by zamieniły się w dowolną inną komórkę ludzkiego ciała. Co ważne, nowa komórka będzie młoda.

Badacze z Drezna nie tylko „wybudzili” komórki macierzyste znajdujące się w mózgu myszy, ale także „przekonali” je do tego, by się namnożyły. Eksperyment się powiódł. Stare myszy zaczęły szybciej się uczyć i lepiej przypominać sobie to, czego nauczyły się dawniej.

Metodę stymulacji niewielkiej puli neuronalnych komórek macierzystych nie tylko zbadano w Dreźnie – została ona tam wymyślona. Te nowe, dodatkowe neurony idealnie zintegrowały się z już funkcjonującymi starymi. Zaczęły tworzyć z nimi nowe połączenia, a to właśnie ilość połączeń jest związana ze sprawnością i zdolnością uczenia się mózgu. Nowe połączenia powstają w dziecięcych mózgach, gdy dochodzi do zapamiętania jakiejś informacji albo stworzenia nowego skojarzenia. Im dojrzalszy mózg, tym z większym trudem tworzy nowe połączenia. Sprawniej korzysta natomiast z połączeń już wytworzonych. Gdy jednak organ ten zaczyna się starzeć, funkcjonujące połączenia zanikają. Proces ten przebiega szczególnie szybko w chorobach degeneracyjnych wieku starczego. Zatrzymanie go, odwrócenie tak, by w starym mózgu powstawały nowe połączenia, jest kolejnym wielkim wyzwaniem medycyny. Wydaje się, że uda się je zrealizować. Nie ma bowiem wątpliwości, że w ludzkim mózgu także znajduje się pula komórek macierzystych. Choć ich ilość z wiekiem spada, są one niczym magazyn części zapasowych. Ich stymulacja i namnożenie może odwrócić degenerację mózgu osoby dotkniętej demencją. A być może w dalszej przyszłości będzie w stanie pomóc odbudować funkcje poznawcze mózgu. Może to być niezwykle istotne nie tylko z czysto medycznego punktu widzenia. Osoby sprawne fizycznie, ale niezdolne do samodzielnego funkcjonowania z powodu niesprawnego mózgu, stanowią coraz większe wyzwanie dla systemu ochrony zdrowia i opieki społecznej. Terapie oparte na metodzie sprawdzonej na myszach mogą być odpowiedzią na te wyzwania.•