Neslouží vám oči? Dostanete kameru!

aktualizováno 
Na začátku byla sci-fi. Tak jako vždy. V sedmdesátých letech běžel v Americe na televizních obrazovkách seriál z budoucnosti Člověk za šest milionů dolarů. Hlavním hrdinou byl válečný pilot, který přežil pouze zázrakem. Přišel o všechny údy, měl poškozený sluch i zrak. Díky pokroku medicíny dostal umělé oči, uši i končetiny. Bionický člověk, první svého druhu.

Co bylo před třiceti lety pohádkou je dnes téměř realita. Určitě by se zatím nikdo nepouštěl do komplexní operace všeho, co se dnes nabízí, ale realita už pomalu dostihuje fantazii.

Hluchota je jednou z nejhorších chorob. Bez sluchu se dítě prakticky nenaučí mluvit a vnímá svět úplně jinak. Protože sluchový orgán je na rozdíl třeba od oka poměrně jednoduchý, patří jeho bionické náhrady k nejpropracovanějším a také nejrozšířenějším. I v Česku neustále přibývá množství úspěšně operovaných pacientů, převážně dětí.

Většina poškození sluchu nepoškozuje přímo sluchový nerv, který vede informace o zvuku do mozku. Toho využívá tzv. kochleární implantát, který nahrazuje sluchový orgán a napojuje se přímo na sluchový nerv. Do těla pacienta je voperován modul, jenž obsahuje přijímač rádiového signálu a stimulátor napojený na nerv. Úspěšnost se výrazně liší od "pouhého" zachycení hluku po téměř normální sluch, přesto je jednoznačné, že ve většině případů došlo k výraznému zlepšení. Pro hluchého člověka je zlepšením i to, když na ulici slyší houkačku. "Někteří naši pacienti mohou s pomocí implantátu běžně telefonovat," říká Zdeněk Kabelka z ušního oddělení FN v Praze Motole, které u nás tuto operaci provádí.

V současnosti probíhají výzkumy hi-fikochleárních implantátů, u kterých se předpokládá, že umožní pacientům slyšet téměř to, co normální člověk. Dosáhnout by se toho mělo lepším napojením signálu na sluchový nerv nebo přímým zavedením elektrod do mozku.

Umělé oči

V případě poškozeného očního nervu, například při onemocnění zeleným zákalem, je nutné použít kortikální implantáty. Ty stimulují přímo centra zraku na mozku. Jde o systém v experimentálním stadiu, který naráží na spoustu problémů. Prvním je možnost infekce, protože používá zavedení drátů do mozku. Potom je zde také technický problém, protože obrazový signál oka se při přenosu kóduje a my jsme teprve na začátku zjištění celého mechanismu.

Ve většině případů však nebývá oční nerv fatálně poškozený, proto se zkouší mnohem méně invazivní metoda očních implantátů. Té se využívá například při poškození sítnice skvrnami. Pacientům je implantát umístěn na sítnici, kde přímo stimuluje fotoreceptory (tyčinky a čípky). Obraz pro implantát je snímán miniaturní CCD kamerou, která je umístěna většinou v obroučkách brýlí.

Doktor Alan Chow je jedním z vědců, kteří zkoušeli implantát umístěný na sítnici oka, nazvaný ASR, na šesti pacientech po dobu dvou let. Zatímco dříve viděl jeden z pacientů stěží ruku před svým obličejem, po operaci rozeznal husí hejno na obloze. Druhý původně neviděl vůbec nic, po operaci vnímal přechody světla a tmy. Přestože z pohledu zdravých lidí jde o drobná zlepšení, pro těchto šest pacientů šlo o gigantický krok vpřed.

Cílem zrakových protéz zatím není úplná náhrada zraku. Lidské oko obsahuje stovky milionů receptorů, které se kódují asi do milionu vláken ve zrakovém nervu. Současné nejlepší náhrady obsahují maximálně stovky receptorů. Cílem je proto, aby se zrakově postižení mohli orientovat v prostoru a vidět alespoň základní obrysy.

Zatímco dříve viděl jeden z pacientů stěží ruku před svým obličejem, po voperování implantátu rozeznal husí hejno na obloze. Druhý původně neviděl vůbec nic, po operaci vnímal přechody světla a tmy.

Znovuzrozené nervy

Christopher Reeve, představitel filmového Supermana, si při autohavárii poranil míchu. Jeho zásluhou vznikla nadace, která kromě pomoci lidem s poraněním míchy také financuje výzkum růstu nervů a pomůcek pro nemocné. On sám se sice výsledků nedožil, protože zemřel koncem loňského roku, ale současné výsledky výzkumu vypadají nadějně.

John McDonald zWashingtonovy univerzity v St. Louis opravuje poškozené nervy u krys. K tomu používá kmenové buňky, kterým chemicky zastaví vývoj a poté je implantuje krysám s poškozením páteře.

Podobný výzkum probíhá u prasat. Pouze místo kmenových buněk se používají nervové buňky z končetin, které se normálně jako jediné dokážou obnovovat. Oba výzkumy jsou stále vzdálené pokusům na lidech, ale již nyní ukazují určité výsledky.

Aby ochrnutý člověk mohl ovládat různá zařízení, není vždy nutné obnovovat jeho nervy. S pomocí implantátů, které se umisťují přímo do kůry mozku, může zařízení ovládat "myšlenkou". Dříve než mozek vyšle signál přes nervy například do ruky, vytvoří se na určitém místě v mozku nervový vzruch. Správným dekódováním těchto vzruchů lze ovládat například počítač.

Myšlenka pohne skálou

Pětadvacetiletý Mathew Nagle z Massachusetts je po útoku nožem ochrnutý od krku dolů. Vědci z Brownovy univerzity mu implantovali elektrody do motorické mozkové kůry, kde jsou vytvářeny pohyby rukou. Signál by měl u zdravého člověka pohnout částí těla, ale protože je nervová dráha přerušená, nedojde z mozku na "místo určení". Tento signál se implantátem snímá, Mathew tak může myšlenkou zapnout televizi, přepnout na jiný program nebo změnit hlasitost. "Chceme mu umožnit, aby v budoucnu mohl ovládat světla v místnosti, telefon a jiná zařízení," říká profesor John Donoghue z týmu, který operaci prováděl.

Ochrnutí pacienti by takto v budoucnu mohli ovládat i exoskeleton - vnější kostru podobnou trochu té, kterou mají třeba krabi nebo brouci. Původně byla vyvinuta pro armádu. Po oblečení do výstroje dokáže zdravý člověk unést na zádech až 30 kg s tím, že má pocit, jako by nesl pouhé dva kilogramy. S podobným zařízením se již nyní počítá pro zdravotní sestry, které by mohly snadněji manipulovat s nepohyblivými pacienty. Vytvořením speciálního exoskeletu pro lidi s poškozením páteře by se jim umožnil mnohem pestřejší život.

Inteligentní protézy

V oblasti umělých končetin vládne německá firma Otto Bock s náhradami Compact a C-Leg, které jsou vhodné pro pacienty s končetinou amputovanou pod a nad kolenem. Právě C-Leg je mediálně neznámější a zřejmě v současné době nejpokročilejší protéza.

"Od mládí jsem chtěl projít Appalačskou stezku," říká Scott Rogers. A v létě roku 2004 si svůj sen téměř vyplnil. Nebylo by to nic zvláštního, kdyby Scott neměl nožní protézu. Aby mohl jít delší dobu, musel mu Otto Bock upravit zařízení, aby se mohlo dobíjet ze solárních baterií při pochodu.

Bohužel to nebyla technická závada, která donutila Scotta cestu opustit před koncem, ale rodinná tragédie - jeho bratr spáchal sebevraždu. Letos v květnu má v plánu se na místo přerušení vrátit a překonat zbývajících tři sta mil.

I když se budeme držet při zemi, jsou současné objevy téměř fantastické. Mnohé jsou zatím pouze mediální ukázky toho, co věda dokáže, ale i ty se postupně dostávají do stadia reálných aplikací. Vysoce kvalitní kochleární implantát je jednou z aplikací, které se můžeme do pěti let dočkat. V mnohem vzdálenější budoucnosti nás čekají kvalitnější zrakové protézy, protézy končetin umožňující cítit, nebo dokonce umělá krev. Šestimilionový člověk možná kdysi byla sci-fi, ale už nyní působí reálně...

Jednou se také můžeme dočkat vylepšování lidí na počkání. Už nyní se například ukazuje, že s přídavnou pamětí jsou krysy mnohem inteligentnější. Tak proč by nemohli být lidé?
Bionický člověk - co už se dělá a co je ve vývoji
Mozek
K léčení Parkinsonovy nemoci se používají elektrody implantované hluboko do mozku. Spekuluje se, že by se podobné implantáty mohly používat k řízení chování. Pokusy se zlepšením paměti již probíhají na krysách.Americká zdravotnická komise má před schválením prvního umělého srdce, které se zatím testovalo pouze na několika pacientech. Nahrazuje jak obě komory, tak i všechny srdeční chlopně.

Nervy
První pokusy se stimulací růstu nervů na krysách dávají naději pacientům s poraněním míchy. Kromě toho existuje možnost překlenout nutnost používat nervy pomocí kortikálního implantátu, který snímá přímo elektrickou aktivitu mozku.

Paže
Bionické paže připojené přímo na nervový systém v místě amputace jsou blízko reálnému uvedení. Pouhým myšlením na pohyb paží bude člověk schopen řídit motorky v umělé končetině.

Penis
Nejlepší penisový implantát zahrnuje dvojici silikonových válců chirurgicky vložených do topořivých míst penisu, zásobník solného roztoku umístěný pod břišní stěnou a pumpu v šourku, která se několikrát zmáčkne, aby se dosáhlo erekce.

Nohy
Nožní protéza přímo napojená na kostru poskytuje lepší senzorickou zpětnou vazbu než současné umělé protézy. V první fázi se do kosti pahýlu zašroubuje titanová jehla. Pak se přidá konektor, který vyčnívá z konce pahýlu. Protéza se následně zafixuje do konektoru. Tato metoda je v současné době zkoušena ve Švédsku.

Oči
Pro lidi se zbytky zraku se bude používat sítnicový oční implantát, který zlepší vidění. Slepým bude obrazový signál z videokamery implantátem přenášen do zrakového nervu.

Ucho
Pomocí implantátů je možné částečně vrátit sluch. Implantát obchází sluchový orgán a přímo stimuluje sluchový nerv. Externí mikrofon přenáší signál po rádiových vlnách do implantátu.

Ledviny
První stroj na dialýzu byl sestrojen v roce 1940 a šlo o vůbec první umělý orgán. Přes velký vývoj technologie se stále neukazuje možnost úplné umělé ledviny, kterou by bylo možné implantovat.

Svěrač močové trubice
Problémy s udržením moči má řešit použití implantovaných elektrod ke stimulaci nervů připojených na svěrač. Pomocí zařízení, které je podobné dálkovému odemykání automobilu, lze svěrač uvolnit. Svěrač je nyní testován na zvířatech.

Stehenní kost
Pro děti jsou navrženy náhrady stehenní kosti, které s nimi rostou. Každých pár měsíců je pomocí elektromagnetického pole několikrát otočeno šnekové ústrojí v náhradě. Tím se pokaždé prodlouží asi o 4 milimetry.

Krev
Umělá krev by v budoucnu měla předcházet infekcím. Jedním z řešení se ukazuje potahování transportní molekuly hemoglobinu polyetylenglykolem, který se jinak používá na zahušťování šamponů. Výsledná kapalina má stejnou hustotu jako normální krev a podle informací nezanáší kapiláry.

Autor:
 

Nejčtenější

Unikla hesla rekordních 773 milionů uživatelů. Najdete tam to svoje?

Není heslo jako heslo. Či spíše heslo jako heslo vlastně ani není heslo.

Více než miliarda unikátních kombinací e-mailu a hesla unikla na web v zatím rekordní databázi přístupových údajů....

Nájemný vrah doplatil na svůj koníček, udaly jej chytré sportovní hodinky

Mark Fellows na snímku z desetikilometrového závodu v Manchesteru v roce 2015

Britský běžec a cyklista Mark Fellows byl odsouzen k doživotnímu trestu za dvojnásobnou vraždu. K jeho odhalení a...

Čeští vývojáři vylepšili vláček pro koleje z IKEA. Uhání až 90 cm/s

Intelino tým

Vypadá jako obyčejný vláček, ale můžete ho ovládat přes aplikaci v mobilu nebo jen pokládáním barevných terčíků na...

SpaceX začíná zkoušky „superrakety“. Bude se lesknout jako zrcadlo

Stavba pokusné rakety konceptu Starship na raketodromu SpaceX v jižním Texasu.

Fanouškům kosmonautiky přichystal šéf společnosti SpaceX Elon Musk na přelomu roku nečekaný dárek: nové plány na stavbu...

Tito lidé neexistují. Počítač si je vymyslel, napodobí rasu i vlasy

Fotografie neexistujících celebrit generované neuronovou sítí Nvidia na základě...

Podívejte se na fotky lidí, které jste nikdy nepotkali a nepotkáte. Počítač si je totiž vymyslel. Generativní...

Další z rubriky

Reaktor, kterému věří Bill Gates, zatím stát nebude. Kvůli politice

Vizualice podoby plánované experimentální elektrárny, kterou měla společnost...

Nová pravidla americké administrativy pro vývoj jaderných technologií do Číny mimo jiné vedla i ke zrušení dohody o...

Za kolik lze dostavět Temelín? Záleží, odkud jsou peníze

výměna paliva

I v Evropě je možné postavit jadernou elektrárnu levně. Ale jenom za určitých okolností, říká fyzik Vladimír Wagner. A...

Fúzní elektrárnu budeme mít do pěti let, chlubí se firma

Pohled na část experimentálnho fúzního zařízení C2-U společnosti TAE. Má velmi...

Společnost TAE, dříve známá jako Tri Alpha Energy, během příštích pěti let začne na trhu nabízet fúzní zařízení na...

Najdete na iDNES.cz