Mózg można leczyć bez otwierania czaszki
Elon Musk nie przestaje zadziwiać świata swoimi pomysłami i nawet te najbardziej niedorzeczne zjednują mu wielbicieli. Nieokiełznany fantasta stawia sobie również w najbliższym czasie za cel zrewolucjonizowanie neurochirurgii. Za pomocą implantów mózgowych chce osobom sparaliżowanym przywracać utracone funkcje, niewidomym – wzrok, a zdrowym (i chętnym na umieszczenie w mózgu wiązki elektrod) umożliwić wykonywanie czynności bez użycia rąk.
Ponoć makak o imieniu Pager świetnie już gra w komputerową wersję ping-ponga. To, jak chce pokierować piłką, trafnie odczytuje umieszczony w jego mózgu miniaturowy interfejs i zamierzenia małpki błyskawicznie wciela w życie. Wkrótce Musk zamierza uzyskać zezwolenie na wszczepienie podobnego urządzenia człowiekowi – by można było samymi myślami kierować ruchami kończyn.
Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA), wydająca licencje również dla urządzeń medycznych, otrzymała już ponoć większość dokumentów niezbędnych do rozpoczęcia testów klinicznych. A przekonującym argumentem, by eksperci nie ociągali się z podjęciem decyzji, są wyniki eksperymentów przeprowadzane na makakach właśnie oraz owcach i świniach.
Problem w tym, że zwierzęta nie były pytane w laboratoriach firmy Neuralink – która z polecenia Muska od siedmiu lat pracuje nad integracją mózgu ze sztuczną inteligencją – czy godzą się na zabieg umieszczenia pod czaszką elektrod. To nie jest groźne, choć jak każdy zabieg wiąże się z pewnym ryzykiem. Właśnie kwestie bezpieczeństwa będą dla FDA kluczowe przy wydaniu zezwolenia na umieszczenie wynalazku Muska w ludzkiej czaszce. Problematyczna może okazać się trwałość takiego implantu (bo wymiana narażać będzie pacjentów na powtarzające się manipulacje na delikatnej korze mózgowej) oraz to, jak skomplikowana elektronika będzie na dłuższą metę działać w wilgotnym środowisku tkanek.
Urządzenie różni się od wcześniej zaprezentowanych modeli przede wszystkim tym, że brakuje w nim wystających z głowy przewodów, które cumują pacjentów do komputera (technologia budowy interfejsu mózg–komputer rozwijana jest na świecie od co najmniej 15 lat, ale żadnego nie stosuje się jeszcze poza laboratoriami). Instalacja elektrod odbywa się jednak w tradycyjny sposób – trzeba wyciąć w czaszce dziurę o średnicy 50-groszówki i umieścić je w szarej materii neuronów. I choć na filmie, który zaprezentowano w trakcie pokazu, czynności te wykonuje robot, czy aby na pewno tak ma wyglądać przyszłość neurochirurgii, jak wyobraża ją sobie amerykański wizjoner? Dzisiaj coraz więcej zabiegów w tej specjalności można przecież wykonywać bez otwierania czaszki, bo dla większości ludzi rozwiercanie jej kojarzy się z najbardziej traumatycznym przeżyciem. Dlatego zdaniem sporej grupy naukowców pomysły Muska są rodem z filmów science fiction – mogą się nigdy nie udać, jeśli w ogóle warto się do nich przymierzać.
Nadmierna ekscytacja
Prof. Mirosław Ząbek, kierownik Kliniki Neurochirurgii w warszawskim Szpitalu Bródnowskim, nigdy nie stronił od nowoczesnych technologii i wykonał w Polsce z ich pomocą wiele pionierskich zabiegów. Do inicjatywy Muska odnosi się życzliwie z jednego powodu: – Niekiedy to właśnie nieprofesjonaliści stoją za najbardziej niezwykłymi odkryciami. Mają świeże spojrzenie i oryginalne pomysły, które nam, zawodowo parającym się jakąś dziedziną, nie przyszłyby do głowy.
Dobrym przykładem takiego podejścia jest skonstruowanie zastawki mózgowej, która w latach 50. XX w. zrewolucjonizowała leczenie wodogłowia. Najlepszy jak dotąd model, o jednokierunkowym przepływie, wymyślił John Holter, pracownik wodociągów, którego syn urodził się z rozszczepem kręgosłupa. Dziecko było leczone w Filadelfii przez dr. Eugena Spitza, który wiedział, jak przekierować nadmiar płynu mózgowo-rdzeniowego z komór mózgu do jamy ciała, ale nie dysponował zaworem, by kontrolować prawidłowe ciśnienie w czaszce. Do dzisiaj zawór/zastawka Spitz-Holter zainspirowana dziecięcym smoczkiem nasadzanym na butelkę z mlekiem, wykorzystywana jest u milionów pacjentów na całym świecie.
– Ktoś taki jak Holter, a w naszych czasach Musk, może być autorem wynalazku lub nawet go sfinansować. Jego wdrożeniem muszą się jednak zająć specjaliści, bo tylko oni potrafią skalkulować stosunek korzyści do ryzyka – dodaje prof. Ząbek. Idei połączenia ludzkiej kory mózgowej z komputerowym interfejsem nie nazywałby mrzonką. Ale półroczny horyzont czasowy, nakreślony przez Muska, uważa za zbyt krótki, by FDA mogła wydać takiej technologii wymaganą prawem licencję.
A nie chodzi wcale o ryzyko infekcji, bo przy żadnej operacji wykluczyć się ich nie da. Neurochirurdzy umieszczają ciała obce w mózgach dziesiątek pacjentów (kiedy prof. Ząbek ze mną rozmawiał, był tego dnia już po dwóch zabiegach implantacji elektrod u osób z chorobą Parkinsona). Zasadniczym problemem jest natomiast dość szczupła wiedza o procesach zachodzących w mózgu podczas wykonywania różnych czynności lub pracy zmysłów oraz trudność w ich odtworzeniu. Choćby sztuczne oko. – Gdyby do percepcji odbioru bodźców wystarczył niewielki obszar wielkości mikroprocesora, prawdopodobnie rodzilibyśmy się z mózgiem sto razy mniejszym – twierdzi prof. Ząbek. – Powierzchnia kory wzrokowej w płacie potylicznym jest jednak całkiem duża, by mogła te bodźce odbierać. Umieszczenie implantu to jedno, ale aby pacjent mógł mieć z niego pożytek, potrzebna jest długa rehabilitacja.
Subtelna stymulacja
Z wydanej w ubiegłym roku książki „Neurochirurdzy” Marianny Fijewskiej można się dowiedzieć, że również w naszym kraju rozwijane są ciekawe projekty związane z wszczepianiem do mózgu implantów.
Na przykład prof. Paweł Tabakow, kierownik Kliniki Neurochirurgii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, opowiada w niej o pracach nad inteligentnymi protezami kończyn sterowanych umysłem. Albo o eksperymentalnym leczeniu pacjentów z ciężkimi chorobami psychicznymi (m.in. lekoopornymi zaburzeniami obsesyjno-kompulsywnymi), polegającym na wszczepianiu im stymulatorów mózgu. Tego typu zabiegi nie są w Polsce popularne, z uwagi na – pokutującą wśród pacjentów od czasów wykonywania okrutnych lobotomii – stygmatyzację. Ale współczesna psychoneurochirurgia, którą w Polsce od ponad 20 lat stara się rozwijać prof. Marek Harat z Bydgoszczy, posługuje się zupełnie innymi metodami – na przykład neuromodulacją, czyli wszczepianiem do ośrodkowego układu nerwowego elektrod stymulujących. W 2020 r. prof. Tabakow umieścił 30-letniej kobiecie z silną lekooporną depresją stymulator w mało znanej jeszcze strukturze mózgu, zwanej przyśrodkowym pęczkiem przodomózgowia (odkryto ją raptem w 2016 r.). Co prawda chora nie została całkowicie wyleczona, ale przyjmuje leki – które zaczęły wreszcie działać! – w znacząco mniejszych dawkach i czuje się dużo lepiej. Wróciła do pracy i ułożyła sobie życie. „To jest magia mózgu” – sumuje profesor Tabakow.
Kontrolowany lęk
Właśnie dlatego, że mózg jest najbardziej zagadkowym organem ludzkiego ciała, wręcz metafizycznym, uchodzi za narząd, w który lepiej nie ingerować. Strach przed otwarciem czaszki wydaje się dużo większy niż przed otwarciem brzucha lub klatki piersiowej, choć te operacje polegają zazwyczaj na znacznie rozleglejszych cięciach i manipulowaniu dużo większymi narzędziami. Neurochirurdzy wykonują zazwyczaj małe otwory, a nad tkanką pracują, obserwując ją pod mikroskopem.
To „zamiast krwawej jatki czysta, wręcz koronkowa robota” – określa swój fach brytyjski neurochirurg Henry Marsh. Ale w książce „Po pierwsze nie szkodzić” pisze o lęku, który towarzyszy mu przy niemal każdej operacji: „Często muszę kroić mózg i jest to coś, czego nie cierpię. Za pomocą pary kleszczy diatermicznych koaguluję naczynia krwionośne biegnące na jego połyskliwej powierzchni. Przecinam je i robię otwór, przez który wprowadzam ssak – ponieważ mózg ma galaretowatą konsystencję, należy on do głównych narzędzi neurochirurga. Myśl, że wchodzę nim w samo centrum cudzych myśli, emocji i rozumu, że ludzkie wspomnienia, marzenia i refleksje mieszczą się właśnie w tej galarecie, zawsze budzi we mnie zadziwienie podszyte zgrozą”.
Prof. Mirosław Ząbek też się przyznaje do lęku, który odczuwałby, gdyby sam musiał poddać się takiej operacji: – Chyba bałbym się nawet bardziej, świadom nieprzewidzianych sytuacji, które mogą się zdarzyć. Pacjenci, powierzając swój los chirurgom, muszą im ufać, więc chętnie przypisują im nadludzkie cechy (książka Fijewskiej „Neurochirurdzy” ma podtytuł: „Sekrety polskich wszechmogących”). Lekarze najlepiej jednak wiedzą, że to, co dzieje się na stole operacyjnym, nie ma nic wspólnego z cudotwórstwem, a zależy często nie tylko od umiejętności i doświadczenia, lecz także od przypadku, najzwyklejszego pecha lub szczęścia. „Medyczne sukcesy i porażki pozostają poza kontrolą medyków” – wyjaśnia prof. Marsh.
Z tych i wielu innych powodów chory i jego rodzina zawsze będą woleli operacje mniej inwazyjne, w których nie trzeba otwierać czaszki. – Ale to neurochirurg musi przekonująco uzasadnić, czy taka opcja wchodzi w grę. I warto mu wtedy uwierzyć – mówi prof. Ząbek.
Punktowe uderzenie
Są jednak także metody, które pozwalają spełnić życzenia pacjentów, aby – jak mówią – nie grzebać im w głowie. Już 25 lat temu okazało się, że radiolodzy mogą zamykać nieprawidłowe naczynia krwionośne w mózgu mniej inwazyjnie, niż robili to neurochirurdzy. Wystarczy wkłuć się w tętnicę udową w pachwinie i wprowadzić tą drogą cewnik, który dociera aż do naczyń mózgowych, by wyłączyć z krążenia tętniaka lub naczyniaka. Taki zabieg jest znacznie znośniejszy i bezpieczniejszy dla pacjenta niż tradycyjna operacja.
Nie mniejsza rewolucja nastąpiła dzięki nożom CyberKnife i Gamma Knife, czyli urządzeniom generującym wiązkę promieniowania kierowaną z zewnątrz w głąb mózgu, by likwidować zmiany chorobowe bez konieczności rozcinania czaszki. Co ciekawe, ten wygodny sposób leczenia guzów nowotworowych umożliwia rama stereotaktyczna, wprowadzona do praktyki klinicznej już w połowie XX w. – A skoro wtedy dowiedziono, że dzięki umieszczeniu w niej głowy pacjenta i wyliczeniu współrzędnych, można w wybrane miejsce mózgu wprowadzić igłę biopsyjną w celu pobrania fragmentu tkanki, tak samo precyzyjnie można nakierować promienie rentgenowskie lub energię jonizującą, by zniszczyć komórki rakowe – tłumaczy prof. Ząbek.
W nożu gamma, którego używa, umieszczono 2 dkg kobaltu radioaktywnego, który jest rozlokowany w 192 tzw. kolimatorach, czyli rurkach, skąd promienie kierowane są na wybrane miejsce w mózgu. Osobno nie przenoszą prawie żadnej energii – każdą można by przepuścić bezpiecznie przez ludzkie oko. Ale w punkcie, w którym się skrzyżują, generowana energia jest tak olbrzymia, że guz ulega wypaleniu. – W przeciwieństwie do innych urządzeń, Gamma Knife posiada wysoki gradient dawki – mówi profesor. – W centralnej i obwodowej części guza, w którego trafiamy, energia jest wysoka, ale tuż obok spada niemal do zera, dzięki czemu jego otoczenie pozostawiamy nienaruszone.
Inna technika, pozwalająca punktowo likwidować zmiany chorobowe w mózgu bez otwierania czaszki trepanem lub wiertłem, nosi nazwę FUS. Chodzi o Focus Ultrasound Surgery, czyli skoncentrowaną dawkę ultradźwięków, która pod kontrolą rezonansu magnetycznego dociera w wybrane miejsce i trwale uszkadza je wysoką temperaturą. Zdaniem ekspertów to szansa na zrewolucjonizowanie terapii przeciwnowotworowych, choć na razie metoda zarejestrowana jest do leczenia drżenia samoistnego i choroby Parkinsona.
Większa korzyść
Neurochirurdzy nie mają wątpliwości, że przyszłość ich specjalności to również terapie genowe, podawane w bezpośredniej infuzji do mózgu. Pierwsze wdrażane są już od kilku lat. Na przykład u dzieci cierpiących na deficyt AADC – czyli enzymu dekarboksylazy L-aminokwasów aromatycznych – których organizmy nie produkują dopaminy ani serotoniny. – Kopię genu warunkującego wytwarzanie brakującego enzymu podajemy na wektorze wirusowym, korzystając z neuronawigacji, by pod kontrolą rezonansu magnetycznego dokładnie wycelować w konkretne miejsce tzw. istoty czarnej pnia mózgu – wyjaśnia prof. Ząbek, który w ten sposób leczył już dwoje dzieci z Polski, ale do Warszawy przyjechała też trójka pacjentów z Hiszpanii, Kanady i USA.
Innym wskazaniem dla terapii genowej jest choroba Huntingtona, w której jeden z genów na 5. chromosomie produkuje białko huntingtynę (uszkadza ona komórki nerwowe i wywołuje ruchy mimowolne, których chory nie może powstrzymać). Działania lecznicze nie polegają więc na podaniu brakującego genu, jak przy AADC, lecz na jego zablokowaniu innym genem. Dostarcza się go, również drogą infuzji, do tzw. jąder podstawy mózgu zwanych prążkowiem. – Nie mam wątpliwości, że wkrótce będziemy podawać do ośrodkowego układu nerwowego również czynniki troficzne, które mogą okazać się skuteczne w kuracji chorób neurodegeneracyjnych, np. Alzheimera – przewiduje prof. Ząbek.
Byłoby to zapewne z większą korzyścią dla milionów pacjentów niż realizacja jednego z pomysłów Muska, by pełnosprawni ludzie mogli uruchamiać swoje auta bez używania rąk. Niedaleką przyszłość neurochirurgii powinniśmy raczej wiązać z terapiami rzeczywistych chorób, kuracjami genowymi i robotyką metod chirurgicznych, a nie dozbrajaniem w implanty zdrowego mózgu, które miałyby uczynić z nas cyborgi.