Настоящее медицинское чудо: парализованная женщина научилась использовать головной имплантат для общения с помощью только лишь силы мысли, то есть в обход всех традиционных систем коммуникации человека.
Впервые интерфейс «мозг – компьютер» использовался пациенткой дома и в повседневной жизни, так что ей не понадобилась помощь врачей или же инженеров для постоянной калибровки устройства.
Пациентке Ханнеке де Брёйне (Hanneke de Bruijne) в 2008 году был поставлен диагноз боковой амиотрофический склероз (БАС). Подобная болезнь уничтожает нервные клетки, в результате чего люди теряют способность контролировать собственное тело. Со временем женщина, которой сейчас 58 лет, потеряла возможность дышать и ей потребовался аппарат искусственной вентиляции лёгких.
Она, по сути, полностью заперта внутри собственного тела. У этого состояния есть своё название, и мы не раз рассказывали о таких больных, их непростых историях и о том, как медики устанавливают контакт с ними. Когда Ник Рэмси (Nick Ramsey) из Университета Утрехта в Нидерландах впервые увидел свою будущую пациентку, она использовала для общения с окружающими устройство, отслеживающее передвижения глаз. Девайс позволял ей выбирать буквы на экране, которые затем складывались в слова и предложения – получался своеобразный способ коммуникации с миром вокруг.
Но подобный метод не может работать вечно – один из трёх человек с диагнозом БАС со временем теряют способность двигать и глазами. В связи с этим исследователи со всего мира работают над созданием аппаратов, которые управляются непосредственно мозгом, чтобы помочь людям с диагнозом БАС.
Подобные устройства работают за счёт считывания мозговой активности и преобразования этой информации в сигналы, которые могут управлять компьютером или, например, роботизированной рукой. Но до настоящего времени подобные приспособления люди не могли использовать в повседневной жизни, только в клинике и под постоянным наблюдением врачей. Причина проста: инженерам, как правило, необходимо постоянно настраивать их.
Кроме того, многие из них настолько сложны, что не могут работать без проводов. Правда, на днях сообщалось о новых беспроводных имплантатах, но они пока протестированы лишь на лабораторных приматах.
«Так что фактически такие приборы не были полезны для всех. И мы подумали, что нужно сделать их простыми и доступными для пациентов, которые действительно в этом нуждаются», — рассказывает Рэмси.
Он совместно со своими коллегами разработал устройство, использующее электроды. Последние располагаются на поверхности мозга, прямо под черепной коробкой. Подобный метод более «агрессивен» нежели внешние приборы, такие как энцефалографическая шапочка, одеваемая на голову. Однако он всё-таки уступает в «агрессивности» внедрению традиционной глубокой стимуляции мозга, которая используется при лечении болезни Паркинсона, например.
Отмечается, что мозговая активность пациента записывается с помощью электродов, затем сигнал подаётся через провод к другому небольшому устройству, которое может быть имплантировано под кожу грудной клетки (как кардиостимулятор). После этого устройство передаёт сигнал по беспроводному каналу связи на планшетный компьютер, который преобразовывает сигнал в простой «клик». Другое программное обеспечение, установленное на компьютере, использует этот «клик» для различных применений – для игр или для написания слов (ниже объясним подробнее).
Женщина с диагнозом БАС в прошлом году захотела стать первой, кто испробует эту систему на себе. «Мне хотелось внести вклад в возможное улучшение жизни людей вроде меня», — сообщает она.
Исследователи внедрили ей два электрода – один выше того региона, который контролирует движения правой руки, второй – над участком, который используется для подсчёта в обратном направлении. После нескольких сеансов обучения, которое включало использование устройства для простых игр или написания слов, женщина научилась контролировать происходящее, воображая движение своей руки для инициирования этого виртуального «клика».
Отметим, что пациентка смогла генерировать нужный сигнал с первого же дня, но спустя полгода она смогла это делать уже с 95-процентной точностью. «Система действительно работала», — говорит Рэмси.
Конечно, использование устройства для общения занимает много времени – необходимо несколько минут, чтобы записать одно слово. Но неутомимая пациентка с БАС с каждым разом улучшает свои показатели. Ранее ей требовалась 50 секунд, чтобы выбрать одну букву, теперь же у неё на это уходит порядка 20 секунд.
Специалисты признают, что подобный метод работает чуть медленнее, чем использование устройства, следящего за движениями глаз. Но новую систему можно использовать, например, на открытом воздухе. И, по заверениям самой женщины, она стала более уверенной и независимой, поскольку научилась общаться за пределами врачебного кабинета, когда её устройство, отслеживающее движение глаз, не работает.
Пока она не научилась использовать устройство посредством обратного отсчёта. Электроды, расположенные на этой части мозга, являются резервными и могут быть использованы, если состояние участка её мозга, управляющего движениями, ухудшится.
Добавим, что новая система имеет и плюсы, и минусы. Расположение электродов на поверхности мозга – это хороший компромисс между использованием чувствительных, но инвазивных глубоких электродов или внешней головной энцефалографической шапкой, считает Николас Хатсопулос (Nicholas Hatsopoulos) из Университета Чикаго. И поскольку система работает без проводов, она невидима для других – многие кандидаты на использование головных имплантатов говорят, что это очень важно для них.
Но есть у новинки и недостатки: устройство вряд ли сможет использоваться для решения более сложных задач, например, управления роботизированной конечностью, говорит Эндрю Джексон (Andrew Jackson) из Ньюкаслского университета.
В настоящий момент исследователи хотят испытать систему на других пациентах. Они усовершенствовали программное обеспечение компьютера и надеются, что следующий доброволец научиться использовать систему ещё быстрее.
Учёные представили результаты своей работы на ежегодной встрече Сообщества для нейронаук, прошедшей в Сан-Диего в 2016 году.
Автор: Евгения Ефимова