Suomessa kehitteillä ajatuksen voimalla ohjattavia laitteita – teknologiaa voisi hyödyntää vammapotilaiden kuntoutuksessa

Aalto-yliopistossa helmikuussa alkaneen hankkeen tavoitteena on hyödyntää potilaan omaa aivotoimintaa neurologisten sairauksien hoidossa.

Tutkimuksessa kehitettävä aivokäyttöliittymä (brain-computer interface, BCI) toimii mittaamalla potilaalta sähköisiä signaaleja, jotka syntyvät hänen ajatellessaan motorisia liikkeitä, ja muuttamalla nämä signaalit tietokoneen käskyiksi.

Aivojen magneettistimulaatio (transcranial magnetic stimulation, TMS) voi synnyttää aivoihin aktivoivan sähkövirran ja saada stimulaation avulla aikaiseksi vaikkapa peukalon liikahduksen.

Tutkimushanketta johtaa Aalto-yliopiston neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksen tutkija, dosentti Pantelis Lioumis.

– Tavoitteena on, että potilas voisi ohjata monenlaisia laitteita ajatuksen voimalla, esimerkiksi kuvittelemalla liikuttavansa kättään. Yksilöllisen kuntoutusteknologian avulla pystyisimme lukemaan potilaan aivoista hänen aikomuksensa reaaliaikaisesti ja hyödyntää sitä motorisessa kuntoutuksessa, Lioumis kertoo.

Hankkeessa hyödynnettävä EEG-teknologia mahdollistaa datan reaaliaikaisen striimauksen. Tämän ansiosta potilas voi ajatustensa - ja aivosignaaliensa - ohjaamana stimuloida aivojaan mTMS-teknologiaa hyödyntäen.

TMS:n avulla voidaan esimerkiksi aiheuttaa käden, kasvojen tai jalan liikkeitä. Tällä tavoin uusi hanke liittyy läheisesti Aallon professori Risto Ilmoniemen vetämiin ConnectToBrain ja mTMS-hankkeisiin, joissa on mukana joukko kansainvälisiä tutkijoita.

– Terapeutin sijaan aivoja stimuloi algoritmin ohjaama robotti, joka myös siirtää stimulaatiopaikkaa sähköisesti ja automaattisesti sen mukaan, miten aivot reagoivat. Jo laitteen nykyinen teknologinen kehitystaso mahdollistaa sen, että stimulaatiota voidaan ohjata samanaikaisten aivosignaalien perusteella, sanoo Ilmoniemi.

Apua myös masennuksen hoitoon?

Kuntoutuksen lisäksi uusi teknologia voisi olla hyödyllinen masennuksen hoidossa. Masennus ei ilmene vain yhdessä kohdassa aivoja vaan monen eri osan yhteisvaikutuksena. Siksi masennuksen tehokas hoitaminen TMS:n avulla vaatinee monimutkaisempia stimulaatiosarjoja, jotka ulottuvat samanaikaisesti aivojen eri osiin.

– Positiivisiin ja negatiivisiin ajatuksiin liittyviä aivotoimintoja on yleensä aivokuoren etuosassa, mutta se myös vaihtelee potilaiden välillä. Uuden teknologian avulla voisimme tarjota yksilöllistä terapiaa kullekin potilaalle, jolloin se on aiempaa tarkempaa ja tehokkaampaa, Lioumis sanoo.

Hankkeessa työskentelevä tutkijatohtori Sabin Sathyan viettää ensin vuoden Aallossa ja sitten vuoden Bittium Biosignalsissa. Hanke vaatii onnistuakseen monen eri alan osaamista ja niiden yhdistelyä - muun muassa insinöörejä, neurologeja ja psykologeja.