ایمپلنت مغزی به مرد قفل شده اجازه می دهد تا افکار را به جملات نوشتاری تبدیل کند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) بسیار بی رحمانه است. همانطور که نورون هایی که حرکت را کنترل می کنند به آرامی از بین می روند، شما توانایی راه رفتن، صحبت کردن و تنفس را از دست می دهید. ذهن شما تیز باقی می ماند، اما شما کاملا در قفل هستید، بدون هیچ راهی برای برقراری ارتباط با دنیای بیرون.

این چیزی است که یک مرد 37 ساله تجربه کرد. او در 30 سالگی تشخیص داده شد و تنها در 4 ماه توانایی صحبت کردن و راه رفتن خود را از دست داد. در عرض دو سال، او دیگر نمی توانست چشمانش را تکان دهد - تنها روش او برای برقراری ارتباط با همسر و پسر کوچکش. او که از طریق دستگاه تنفس مصنوعی نفس می‌کشید و کاملاً فلج شده بود، در ذهنش گیر افتاده بود.

این مرد که مصمم بود از زندان فیزیکی خود خارج شود، ثبت نام کرد یک روش بسیار تجربی. دو آرایه میکروالکترودی با جراحی در نواحی مغزی که حرکت را کنترل می کنند، کاشته شدند. تنها بیش از 100 روز پس از عمل جراحی و پس از آموزش گسترده، بیمار توانست از ذهن خود برای بیان افکار خود در جملات کامل استفاده کند.

اولین درخواستش؟ وضعیت بدن او را تغییر دهید تا راحت تر باشد. بعدی او؟ "من دوست دارم به آلبوم گوش کنم ابزار [یک گروه] با صدای بلند، سپس «حالا یک آبجو».

"مردم واقعاً شک داشتند که آیا این امکان پذیر است یا خیر." گفت: دکتر Mariska Vansteensel در مرکز پزشکی دانشگاه اوترخت، که در این مطالعه شرکت نداشت، به علم.

در صورت تکرار، این سیستم قول می دهد که ارتباط را به صدها هزار نفر که در ذهن خود قفل شده اند، بازگرداند، چه به دلیل ALS، سکته مغزی، سرطان یا آسیب های مغزی تروماتیک باشد. در حال حاضر، این روش هنوز برای استفاده بالینی آماده نیست. جدای از سال ها آموزش، این روش به شدت برای هر فرد طراحی شده است، با صورتحساب سنگین حداقل 500,000 دلار در دو سال اول.

این زمینه نیز با دو تن از نویسندگان این مطالعه درگیر بحث و جدل است درگیر یک رسوایی سوء رفتار علمی خود را برای کارهای گذشته بر روی بیماران دربست. در مورد کار جدید، دکتر ناتالی مرچاچ-کرستینگ، متخصص کاشت مغز در دانشگاه فرایبورگ، که درگیر نبود اما از تاریخچه آنها آگاه است، گفت:من می گویم مطالعه محکمی است"

بیمار نمی توانست کمتر اهمیت دهد. دکتر نیلز بیرباومر، نویسنده اصلی این مطالعه، با ذهن خود گفت: «ابتدا می‌خواهم تشکر کنم». یک سال بعد، او به خانواده اش گفت: "بزرگترین آرزوی من یک تخت جدید است و فردا برای کباب کردن با شما بیایم."

جاده طولانی وجود دارد

جراحی مغز انتخاب اول هیچ کس نیست.

پس از تشخیص، مرد نقشه بازی را ترسیم کرد که برای هر خانواده ای که با ALS مبارزه می کند آشنا بود. در مرکز آن یک دستگاه ردیابی چشم بود که او می‌توانست از آن برای بیان افکارش استفاده کند. اما از آنجایی که ماهیچه های اطراف چشمانش به تدریج از کار می افتادند، دیگر نمی توانست نگاهش را ثابت کند و ردیاب را بی فایده کرد. خانواده متعاقبا سیستم قلم و کاغذ خود را توسعه دادند تا بتوانند افکار ساده را بر اساس حرکات چشم او ردیابی کنند. ابتدایی بود: هر حرکت چشم قابل مشاهده "بله" در نظر گرفته می شود، در غیر این صورت آنها "نه" را فرض می کنند.

بیمار با درک اینکه ممکن است به زودی تمام کنترل چشم خود را از دست بدهد، سفر خود را برای برقراری ارتباط تنها از طریق سیگنال های الکتریکی مغز آغاز کرد. با ظهور نرم افزارهای قدرتمند و ایمپلنت های زیست سازگار مغز، ارتباط مغز با کامپیوتر-و دور زدن آسیب عصبی- در حال منفجر شدن به یک استراتژی بسیار قدرتمند، اگر هنوز هم تجربی است، برای مبارزه با فلج است.

با شروع یک چیدمان غیرتهاجمی، او با الکترودهایی روی سطح جمجمه اش نصب شد تا الگوهای الکتریکی وسیع مغزش را به تصویر بکشد. از آنجایی که جمجمه سیگنال‌ها را پراکنده می‌کند و نویز وارد می‌کند، این سیستم همچنین سیگنال‌های الکتریکی را در سراسر چشم به عنوان منبع جداگانه‌ای از داده اندازه‌گیری می‌کند. توسعه یافته توسط نویسندگان مطالعه، Birbaumer و همکار دیرینه او، دکتر Ujwal Chaudhary، سیستم بر روی یک "بله" یا "نه" باینری کار می کرد.

در عرض یک سال، ارتباطات یک بار دیگر شکست خورد. مرد با پیش بینی سرنوشت خود برای محبوس شدن کامل، - با توافق با همسر و خواهرش - به کلی از چشم ها دور شد. در عوض، آنها ایمپلنت های مغزی را انتخاب کردند تا مستقیماً به سیگنال های عصبی او ضربه بزنند.

هنوز راه طولانی

در ژوئن 2018، تنها سه سال پس از تشخیص، این مرد دو الکترود ریزآرایه در قشر حرکتی خود کاشته شد. هر ایمپلنت حاوی 64 کانال برای گوش دادن به فعالیت مغز او به عنوان راهی برای رمزگشایی و برقراری ارتباط با دنیای خارج بود.

ایده جدیدی نیست یک مطالعه در سال 2016 از ایمپلنت های مغزی (مجموعاً 16 الکترود) در یک زن برای کنترل تایپ کردن با تصور حرکات دستش استفاده کرد. بر خلاف بیمار فعلی، او هنوز قادر به پلک زدن بود که باعث متفاوت شدن پرونده او شد. نویسندگان این مطالعه می‌گویند: «ما واقعاً نمی‌دانیم که آیا ارتباط، حتی از طریق سیگنال‌های مغزی، زمانی که تمام کنترل‌های ماهیچه‌ای از کار بیفتد، هنوز امکان‌پذیر است یا خیر».

تقریباً بلافاصله به دیوار برخورد کردند. یک روز پس از کاشت، در حالی که بیمار هنوز می‌توانست چشم‌هایش را حرکت دهد، تیم از او خواست تا در هنگام نظارت بر سیگنال‌های مغزی، به استراتژی قبلی خانواده در برقراری ارتباط «بله» یا «نه» تکیه کند. متاسفانه سیگنال ها خیلی ضعیف بود. درخواست از بیمار برای تصور حرکات دست، زبان یا پا - همه ترفندهای کار قبلی - همچنین نتوانست سیگنال‌های عصبی را تولید کند که قادر به رمزگشایی مقاصد او باشد.

تقریباً سه ماه ناامیدکننده بعد، تیم استراتژی خود را تغییر داد. آنها از نوروفیدبک استفاده کردند، روشی که به افراد اجازه می‌دهد سیگنال‌های مغزی خود را با بازخورد بلادرنگ درباره موفقیت خود تغییر دهند. به نظر می رسد مدیتیشن آکادمیک با عصر جدید ملاقات می کند، و به عنوان یک الگوی آموزشی کمی غیر معمول است. اما نوروفیدبک در حال آزمایش است به عنوان روشی برای خودکنترلی عملکردهای مغز برای انواع اختلالات از جمله اضطراب، افسردگی، بی خوابی، اعتیاد، و موارد دیگر، با سطوح مختلف موفقیت.

در اینجا، تیم از نوروفیدبک شنوایی به عنوان راهی برای اندازه‌گیری بهتر پاسخ‌های عصبی در نزدیکی الکترودهای کاشته‌شده استفاده کردند. آنها ابتدا یک لحن را پخش کردند و از مرد خواستند که سعی کند لحن را با صدای بلندتر یا پایین تر دستکاری کند. در زیر کاپوت، شلیک‌های عصبی مرد بسته به زمین، سریع‌تر یا آهسته‌تر می‌شدند و یک خط پایه قدرتمند را فراهم می‌کردند.

ایمپلنت مغزی — *تصویر های اعتباری: چوداری و همکاران، طبیعت*

استراتژی کار کرد. بیمار می‌توانست در اولین تلاش خود، سطح لحن را جابه‌جا کند. در عرض دو هفته او فقط با تمرکز می‌توانست لحن خود را هماهنگ کند. این آزمایش‌های اولیه به تیم اجازه می‌داد نورون‌های بسیار پاسخ‌دهنده را انتخاب کنند و با استفاده از داده‌ها، یک استراتژی ساده ابداع کردند: با بالا یا پایین نگه داشتن لحن، می‌توانست ابتدا «بله» یا «نه» و سپس حروف جداگانه را نشان دهد. .

یک راه طولانی در پیش است

تمرین سخت بود. در هر جلسه، تیم با 10 دقیقه ضبط پایه در حالی که مرد استراحت می کرد، شروع می کرد.

نویسندگان توضیح دادند: «این گونه است که ما می‌توانیم برنامه نرم‌افزاری خود را برای تعیین نرخ شلیک کانال‌های جداگانه اجرا کنیم» تا ببینیم کدام یک برای نوروفیدبک بهینه هستند. به طور کلی، مرد قبل از اینکه به جلسات املا ادامه دهد، 80 درصد بازخوردها را مطابقت داد. در سه روز اول، او توانست نام خودش، همسرش و پسرش را بنویسد.

اما این هنوز یک کار طاقت‌فرسا است: حتی با ماه‌ها آموزش، او می‌توانست با یک شخصیت در دقیقه یا 131 کاراکتر در روز ارتباط برقرار کند. و این فقط آنهایی هستند که قابل درک هستند. متأسفانه، حتی با آموزش، سرعت افزایش نمی یابد.

با این حال، مرد می تواند با تیم مراقبت و خانواده اش تماس بگیرد. در یکی از پیام‌ها از او خواسته شد که وقتی بازدیدکننده داشت، سرش را بالاتر برد. دیگری خواست که پیراهن نداشته باشد، بلکه برای شب جوراب بپوشد.

نویسندگان حدود شش ماه پس از ایمپلنت گفتند: «او حتی پیشنهادهایی برای بهبود عملکرد املای خود با املای «تشخیص کلمه روشن کن» ارائه کرد. در عرض یک سال، او به تیم گفت: «بچه ها، خیلی بی دردسر کار می کند» و از همسرش خواست که یک شام خوب از «سوپ گولش و سوپ نخود شیرین» در لوله غذایش بدهد.

زمان، به طرز غم انگیزی، در کنار او نبود. در سه سال پس از کاشت او، ارتباطات کند شد و به طور فزاینده ای مملو از خطاها شد، تا جایی که کاملاً نامفهوم بود.

اینکه چرا این اتفاق افتاده هنوز یک راز باقی مانده است، اما کارشناسان معتقدند که احتمالاً به دلیل تشکیل بافت اسکار در اطراف الکترودها است که سیگنال‌های مغز را تضعیف می‌کند. اگرچه نویسندگان هیچ گونه التهاب یا عفونتی را در ناحیه ایمپلنت گزارش نکردند، اما همیشه یک خطر است.

اما به عنوان پیشگام، این مطالعه شروع جدیدی را برای افرادی که در آن محبوس شده اند ترسیم می کند. این یک پاداش بالا با مسئولیت بسیار بالا است: بسیاری از بیماران در این مرحله ممکن است در پایان عمر خود باشند. چقدر می توانیم به فناوری ای که نظرات آنها را در مورد درمان و تصمیمات پزشکی رمزگشایی می کند، اطمینان داشته باشیم؟ چه اتفاقی می‌افتد اگر ایمپلنت مغز فکری را که حاکی از مراقبت از آن است به اشتباه تعبیر کند؟ و برای بیماری‌های بدون درمان، این پل‌های ذهن-ماشین در چه نقطه‌ای به امید کاذب برای عزیزان تبدیل می‌شوند، زیرا مغز آرام آرام محو می‌شود؟

در حال حاضر، بیمار بداخلاق نگران همه اینها نیست. با ایمپلنت، او از پسر چهار ساله خود خواست که دیزنی را تماشا کند رابین هود یاغی جنگل نشین و جوانمرد انگلیسی، یا "جادوگر و جادوگر" در آمازون. او با مغزش گفت: "من عاشق پسر باحالم هستم."

تصویر های اعتباری: مرکز Wyss

تمبر زمان: مارس 30، 2022