Užičanin Zoran Nenadić - Pomoć nepokretnima biomedicinskim inženjerstvom

Srpski naučnik Zoran Nenadić i njegov istraživački tim sa Univerziteta Kalifornija u Irvingu postigli su revolucionarni uspeh u biomedicinskom inžinjeringu, omogućivši nepokretnom čoveku da ponovo hoda.

Profesor Zoran Nenadić je rođen u Užicu gde je završio osnovnu i srednju školu. Završio je osnovne studije na Mašinskom fakultetu Univerziteta u Beogradu i tu je započeo postdiplomske studije. Već na prvoj godini postdiplomskih studija rešio je da se dalje obrazuje u inostranstvu te je konkurisao za doktorske studije u Americi. Imao je veliki uspeh na konkursu i 1996. godine je otišao u Ameriku. Prvih pet godina je živeo u Seint Luisu, država Misuri, gde je doktorirao na Vašington Univerzitetu. Od 2001. godine živi u Kaliforniji, najpre u Pasadeni, gde se zaposlio na Kalifornijskom Tehnološkom Institutu (California Institute of Technology) kao viši naučni saradnik. Nakon nešto više od tri godine, dobio je poziciju na Kalifornijskom Univerzitetu u Irvajnu (University of California Irvine), nekih 60 km jugoistočno od Los Anđelesa. Tu radi poslednjih 10 i po godina, najpre kao docent, a potom i kao vanredni profesor.

"U Ameriku sam došao sa namerom da studiram automatsko upravljanje. Nakon godinu dana studija, kontaktirao me je profesor koji je tražio studente za svoj novi projekat koji je uključivao primenu matematičkih metoda u izučavanju funkcija mozga. Prihvatio sam njegovu ponudu, ali mi je trebalo dosta vremena da 'prelomim', jer sam znao da mi ova odluka može bitno uticati na dalju karijeru. Tako sam uz matematiku, počeo da učim i o mozgu, nervnim ćelijama i jonskim kanalima. Ubrzo sam shvatio da matematika i inženjerstvo imaju mnogo toga da ponude biologiji i medicine", kaže ovaj srpski naučnik za Original.

"Biomedicinsko inženjerstvo prvenstveno predstavlja primenu inženjerskih principa i disciplina, kao što su mašinstvo, elektrotehnika i hemijska tehnologija na probleme u biologiji i medicini. Nauke kao što su matematika i fizika takođe igraju značajnu ulogu. Veštački organi, skeneri za magnetnu rezonancu ili aksijalnu tomografiju, insulinske pumpe i mnoge druge medicinske naprave su dobri primeri uspeha biomedicinskog inženjerstva."

"Pošto je povredom kičme prekinuta veza između mozga i mišića, naša metoda nastoji da ponovo 'spoji' mozak sa mišićima nogu putem tehnološkog rešenja. Da bi ovaj poduhvat uspeo, koristi se činjenica da se moždani talasi razlikuju kada osoba stoji u mestu ili namerava da hoda. Te talase merimo putem elektroda koje osoba nosi na glavi, te ih šaljemo bežičnim putem do računara, gde se oni obrađuju putem matematičkog algoritma. Na osnovu rezultata obrade, računar putem bežičnog signala šalje naredbu neuromišićnom stimulatoru da pokrene ili zaustavi mišiće, u zavisnosti od namere osobe. Ono što je iznenađujuće je da su ovi moždani talasi očuvani uprkos dugogodišnjoj paralizi."

"U istraživanju su od početka učestvovali i postdiplomci Kristin King i Po Veng. U poslednjem delu studije, projektu su se pridružili i Kolin MekKrimon, postdiplomac i student medicine, kao i Keti Čou koja je fizikalni terapeut. Što se tiče istorije studije, ona počinje negde krajem 2009. ili početkom 2010. godine. Tada smo došli na ideju da povežemo ljudski mozak sa protezom nogu u cilju povraćaja funkcije hodanja kod osoba sa povredom kičmene moždine. Najpre smo razvili sistem koji omogućava upravljanje avatarom u video igri (Half-Life 2, Garry's Mod). Nakon uspešne provere sistema u video igri, kako od strane zdravih osoba tako i onih sa paraplegijom usled povrede kičme, pristupili smo integraciji sistema sa robotskom ortozom koja omogućava kretanje po pokretnoj traci. Prve uspešne provere na zdravim osobama izvršene su 2012, a na osobama sa paraplegijom 2013. godine. Sledeći logičan potez bio je da se osobama sa paraplegijom omogući takozvani slobodan hod, te se u tu svrhu pristupilo integraciji sistema sa neuromišićnim stimulatorom. Prve uspešne provere zabeležene su početkom 2014. a okončane su u leto 2014. godine. Sve studije su sprovedene u mojoj laboratoriji na Kalifnijskom Univerzitetu u Irvajnu", objašnjava profesor Nenadić.

"Za razliku od klasičnih naučnih otkrića koja su bila dela genijalnih individualaca, savremena nauka se sve više i više zasniva na saradnji čitavih timova naučnika, vrlo često sa komplementarnim veštinama i znanjima. Smatram da će medicina u relativno bliskoj budućnosti biti znatno drugačija od one koja se praktikuje danas", kazao je on.

Ipak, nije krio na čemu novom radi. Moguća je i ugradnja implanta.

"Radimo na nekoliko studija, ali bih izdvojio dve. Prva se tiče daljeg unapređenja postojćeg sistema, tako da bi se on eventualno mogao koristiti i izvan laboratorije. Da bi se ovaj cilj ostvario, potrebno je smanjenje svih delova opreme na kojoj počiva sadašnji sistem. Takođe planiramo i razvoj sistema gde bi se moždani talasi snimali iz samog mozga putem hirurški ugrađenih elektroda, a ne pomoću EEG-a, što je slučaj sa sadašnjim sistemom. Takav pristup bi obezbedio moždane talase znatno boljeg kvaliteta, što bi osetno popravilo nivo upravljanja stimulatorom. Ovaj pristup bi takođe bio u stanju da obezbedi povratnu spregu, tako da osoba oseća svoje noge dok korača. Treba istaći da ovaj poduhvat zahteva hiruršku intervenciju koja nosi određene rizike. Ukoliko ovaj sistem proradi, dobrobit bi, međutim, mogla da nadvlada rizike i opravda operaciju sa medicinske tačke gledišta."

"Nažalost, trenutno ne sarađujem sa stručnjacima iz Srbije. Ono što je sigurno da talentovanog kadra ne nedostaje, što pokazuju naši mnogobrojni stručnjaci kako u Srbiji tako i u svetu. Istakao bih, međutim, dve stvari koje su jako bitne: potrebno je srušiti međudisciplinarne ograde, kako bi inženjeri, lekari i naučnici, najpre razumeli jedni druge, a potom i sarađivali na zajedničkim poduhvatima; potrebna su značajna novčana sredstva da bi se jedan takav poduhvat sproveo", kazao je naš sagovornik.

"Većina moje bliže i dalje rodbine, kao i nekoliko dobrih prijatelja, još uvek žive u Užicu, tako da vrlo rado dolazim. Nažalost, to je u proseku jednom u dve godine, premda sam prošle godine imao priliku da sa porodicom duže vreme boravim u Srbiji. Najviše mi se sviđa to što se život odvija na ulici, trotoaru, kafiću, trgu. Uprkos ekonomskoj depresiji, moj rodni grad odiše živošću. Parkovi i trgovi su puni mladeži i dece. Takođe sam oduševljen srpskim šumama, jer su one koje imamo u Kaliforniji relativno oskudne usled suve klime. Pored Zlatibora i Tare, volim i Jelovu Goru - pravi dragulj na svega deset kilometara od grada. Posetio sam dosta zemalja i probao sam mnoge specijalitete, ali ništa slično užičkom kajmaku nisam našao. Probao sam i neke turske i bliskoistočne varijante, ali osim imena, nisam našao puno sličnosti".

Specijalno za Original piše Zvezdana Gligorijević