मस्तिष्क प्रत्यारोपण बंद व्यक्ति को विचारों को लिखित वाक्यों में अनुवाद करने की अनुमति देता है

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मस्तिष्क प्रत्यारोपण न्यूरोफीडबैक छवियां

एएलएस (एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस) अत्यंत क्रूर है। जैसे-जैसे गति को नियंत्रित करने वाले न्यूरॉन्स धीरे-धीरे ख़त्म होते जाते हैं, आप चलने, बोलने और सांस लेने की क्षमता खो देते हैं। आपका दिमाग तेज़ रहता है, लेकिन आप बाहरी दुनिया से संवाद करने के किसी भी तरीके के बिना, पूरी तरह से बंद हो जाते हैं।

एक 37 वर्षीय व्यक्ति ने यही अनुभव किया। 30 साल की उम्र में निदान हुआ, केवल 4 महीनों में उन्होंने बोलने और चलने की क्षमता खो दी। दो वर्षों में, वह अब अपनी आँखें नहीं हिला सकता था - अपनी पत्नी और छोटे बेटे के साथ संवाद करने का उसका एकमात्र तरीका। वेंटिलेटर के माध्यम से सांस लेने और पूरी तरह से लकवाग्रस्त होने के कारण, वह अपने दिमाग के अंदर फंस गया था।

अपनी शारीरिक जेल से बाहर निकलने के लिए दृढ़ संकल्पित व्यक्ति ने इसके लिए साइन अप किया एक अत्यधिक प्रायोगिक प्रक्रिया. दो माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों को शल्य चिकित्सा द्वारा मस्तिष्क क्षेत्रों में प्रत्यारोपित किया गया जो गति को नियंत्रित करते हैं। सर्जरी के 100 से अधिक दिनों के बाद, और व्यापक प्रशिक्षण के बाद, रोगी अपने दिमाग का उपयोग करके अपने विचारों को पूर्ण वाक्यों में व्यक्त करने में सक्षम हो गया।

उनका पहला अनुरोध? अधिक आरामदायक होने के लिए उसके शरीर की स्थिति बदलें। उसका अगला? “मैं इसका एल्बम सुनना चाहूँगा उपकरण [एक बैंड] ज़ोर से," फिर "अब एक बियर।"

"लोगों को वास्तव में संदेह है कि क्या यह संभव भी था," कहा यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर यूट्रेक्ट में डॉ. मारिस्का वैनस्टीनसेल, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, को विज्ञान.

यदि इसे दोहराया जाता है, तो सिस्टम उन सैकड़ों-हजारों लोगों तक संचार वापस लाने का वादा करता है, जिनके दिमाग बंद हैं, चाहे वह एएलएस, स्ट्रोक, कैंसर या दर्दनाक मस्तिष्क की चोटों के कारण हो। अभी के लिए, यह विधि अभी भी नैदानिक उपयोग के लिए तैयार होने से बहुत दूर है। वर्षों के प्रशिक्षण के अलावा, यह प्रक्रिया प्रत्येक व्यक्ति के लिए अत्यधिक उपयुक्त है, जिसमें पहले दो वर्षों में कम से कम $500,000 का भारी बिल आता है।

अध्ययन के दो लेखकों के साथ यह क्षेत्र विवादों में भी घिरा हुआ है वैज्ञानिक कदाचार घोटाले में उलझा हुआ उनके लिए बंद मरीजों पर पिछला काम. जहां तक नए काम का सवाल है, फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय में मस्तिष्क प्रत्यारोपण विशेषज्ञ डॉ. नताली मराचज़-केर्स्टिंग, जो इसमें शामिल नहीं थे लेकिन उनके इतिहास से अवगत हैं, ने कहा, "मैं कहूंगा कि यह एक ठोस अध्ययन है".

मरीज़ कम देखभाल नहीं कर सका। "सबसे पहले मैं धन्यवाद देना चाहता हूं" अध्ययन के प्रमुख लेखक डॉ. नील्स बीरबाउमर ने अपने मन से कहा। एक साल बाद, "मेरी सबसे बड़ी इच्छा एक नया बिस्तर है और कल मैं आपके साथ बारबेक्यू के लिए आऊंगा," उन्होंने अपने परिवार को बताया।

वहाँ की लम्बी सड़क

ब्रेन सर्जरी किसी की भी पहली पसंद नहीं होती।

अपने निदान के बाद, उस व्यक्ति ने एएलएस से जूझ रहे किसी भी परिवार के लिए परिचित एक गेम प्लान तैयार किया। इसके केंद्र में एक आँख-ट्रैकिंग उपकरण था जिसका उपयोग वह अपने विचारों को व्यक्त करने के लिए कर सकता था। लेकिन जैसे-जैसे उसकी आंखों के आसपास की मांसपेशियां धीरे-धीरे विफल हो गईं, वह अब अपनी दृष्टि को ठीक नहीं कर सका, जिससे ट्रैकर बेकार हो गया। बाद में परिवार ने अपनी स्वयं की कलम और कागज प्रणाली विकसित की ताकि वे उसकी आंखों की गतिविधियों के आधार पर सरल विचारों को ट्रैक कर सकें। यह अल्पविकसित था: किसी भी देखने योग्य नेत्र गति को "हाँ" माना जाता है, अन्यथा वे "नहीं" मान लेते हैं।

यह महसूस करते हुए कि वह जल्द ही अपनी आंखों पर नियंत्रण खो सकता है, रोगी ने अकेले अपने मस्तिष्क के विद्युत संकेतों के माध्यम से संचार करने की अपनी यात्रा शुरू की। तेजी से शक्तिशाली सॉफ्टवेयर और बायोकम्पैटिबल मस्तिष्क प्रत्यारोपण के उदय के साथ, मस्तिष्क को कंप्यूटर से जोड़ना-और तंत्रिका क्षति को दरकिनार करते हुए - पक्षाघात से लड़ने के लिए एक व्यापक रूप से शक्तिशाली, यदि अभी भी प्रयोगात्मक, रणनीति में विस्फोट हो रहा है।

एक गैर-आक्रामक सेटअप से शुरुआत करते हुए, उनके मस्तिष्क के व्यापक विद्युत पैटर्न को पकड़ने के लिए उनकी खोपड़ी की सतह पर इलेक्ट्रोड लगाए गए थे। क्योंकि खोपड़ी संकेतों को बिखेरती है और शोर लाती है, सिस्टम ने डेटा के एक अलग स्रोत के रूप में आंख में विद्युत संकेतों को भी मापा। द्वारा विकसित अध्ययन के लेखक बीरबाउमर और उनके लंबे समय के सहयोगी डॉ. उज्वल चौधरी के अनुसार, प्रणाली द्विआधारी "हां" या "नहीं" पर काम करती है।

एक वर्ष के भीतर, संचार एक बार फिर विफल हो गया। पूरी तरह से लॉक-इन के लिए अपने भाग्य की आशंका करते हुए, उस आदमी ने - अपनी पत्नी और बहन के साथ सहमति जताते हुए - पूरी तरह से नज़रें चुरा लीं। इसके बजाय, उन्होंने सीधे उसके तंत्रिका संकेतों पर टैप करने के लिए मस्तिष्क प्रत्यारोपण का विकल्प चुना।

अभी भी एक लंबी सड़क

जून 2018 में, निदान के ठीक तीन साल बाद, उस व्यक्ति के मोटर कॉर्टेक्स में दो माइक्रोएरे इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपित किए गए। प्रत्येक प्रत्यारोपण में बाहरी दुनिया के साथ डिकोड करने और संचार करने के तरीके के रूप में उसके मस्तिष्क की गतिविधि को सुनने के लिए 64 चैनल थे।

यह कोई नया विचार नहीं है. 2016 में एक अध्ययन एक महिला के हाथ की गतिविधियों की कल्पना करके टाइपिंग को नियंत्रित करने के लिए उसके मस्तिष्क प्रत्यारोपण - कुल 16 इलेक्ट्रोड - का उपयोग किया गया। वर्तमान रोगी के विपरीत, वह अभी भी अपनी आँखें झपकाने में सक्षम थी, जिसने उसके मामले को अलग बना दिया। अध्ययन के लेखकों ने कहा, "हम वास्तव में नहीं जानते कि मांसपेशियों पर नियंत्रण विफल हो जाने पर भी मस्तिष्क संकेतों से संचार अभी भी संभव है या नहीं।"

लगभग तुरंत ही, वे एक दीवार से टकरा गए। प्रत्यारोपण के एक दिन बाद, जबकि मरीज़ अभी भी अपनी आँखें घुमा सकता था, टीम ने उसे अपने मस्तिष्क के संकेतों की निगरानी करते हुए "हाँ" या "नहीं" संचार करने की परिवार की पिछली रणनीति पर भरोसा करने के लिए कहा। दुर्भाग्य से, सिग्नल बहुत कमज़ोर थे। रोगी को हाथ, जीभ, या पैर की हरकतों की कल्पना करने के लिए कहना - पिछले काम की सभी तरकीबें - भी उसके इरादों को समझने में सक्षम तंत्रिका संकेत उत्पन्न करने में विफल रहीं।

लगभग तीन निराशाजनक महीनों के बाद, टीम ने अपनी रणनीति बदल दी। उन्होंने न्यूरोफीडबैक का उपयोग किया, एक ऐसी विधि जो किसी को वास्तविक समय की प्रतिक्रिया के साथ अपने मस्तिष्क के संकेतों को संशोधित करने की अनुमति देती है कि वे सफल हुए हैं या नहीं। यह अकादमिक-बैठक-नए-युग के ध्यान की तरह लगता है, और प्रशिक्षण प्रतिमान के रूप में यह थोड़ा असामान्य है। लेकिन न्यूरोफीडबैक परीक्षण किया जा रहा है चिंता सहित विभिन्न विकारों के लिए मस्तिष्क के कार्यों के आत्म-नियंत्रण की एक विधि के रूप में, अवसाद, अनिद्रा, लत, और अन्य, सफलता के विभिन्न स्तरों के साथ।

यहां, टीम ने प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड के पास तंत्रिका प्रतिक्रियाओं को बेहतर ढंग से मापने के तरीके के रूप में श्रवण न्यूरोफीडबैक का उपयोग किया। उन्होंने पहले एक स्वर बजाया, और उस व्यक्ति से स्वर को या तो ऊंचे या निचले स्वर में हेरफेर करने का प्रयास करने के लिए कहा। हुड के नीचे, आदमी की तंत्रिका फायरिंग पिच के आधार पर तेजी से या धीमी गति से बढ़ती है, जिससे एक शक्तिशाली आधार रेखा मिलती है।

मस्तिष्क प्रत्यारोपण — *छवि क्रेडिट: चौधरी एट अल, प्रकृति*

रणनीति काम कर गई. मरीज़ अपने पहले प्रयास में स्वर की पिच को बदलने में सक्षम था। दो सप्ताह के अंदर ही वह ध्यान केंद्रित करके सुर मिलाने में सक्षम हो गया। इन प्रारंभिक परीक्षणों ने टीम को अत्यधिक प्रतिक्रियाशील न्यूरॉन्स को चुनने की अनुमति दी, और डेटा का उपयोग करके, उन्होंने एक सरल रणनीति तैयार की: एक स्वर को ऊंचा या नीचा रखकर, वह पहले "हां" या "नहीं" का संकेत दे सकता था, और बाद में, व्यक्तिगत अक्षरों का संकेत दे सकता था। .

आगे एक लंबी सड़क है

प्रशिक्षण कठिन था. प्रत्येक सत्र के दिन, टीम ने 10 मिनट की बेसलाइन रिकॉर्डिंग के साथ शुरुआत की, जबकि व्यक्ति आराम कर रहा था।

लेखकों ने समझाया, "यह है कि हम विभिन्न व्यक्तिगत चैनलों की फायरिंग दर निर्धारित करने के लिए अपने सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम को कैसे चला सकते हैं" यह देखने के लिए कि न्यूरोफीडबैक के लिए कौन सा चैनल इष्टतम है। कुल मिलाकर, वर्तनी सत्र जारी रखने से पहले उस व्यक्ति ने फीडबैक का 80 प्रतिशत मिलान किया। पहले तीन दिनों के भीतर, वह अपना, अपनी पत्नी का और अपने बेटे का नाम बताने में सक्षम हो गया।

लेकिन यह अभी भी एक कठिन काम है: महीनों के प्रशिक्षण के बाद भी, वह प्रति मिनट लगभग एक अक्षर, या प्रति दिन 131 अक्षर की गति से संवाद कर सकता है। और ये सिर्फ समझदार हैं। दुर्भाग्य से, प्रशिक्षण के बावजूद भी गति में कोई वृद्धि नहीं हुई।

फिर भी कड़ी मेहनत करते हुए, वह व्यक्ति अपनी देखभाल टीम और अपने परिवार तक पहुंचने में सक्षम है। एक संदेश में उनसे कहा गया कि जब उनके पास मेहमान आएं तो अपना सिर ऊंचा कर लें। एक अन्य ने रात के लिए शर्ट नहीं, बल्कि मोज़े माँगे।

लेखकों ने प्रत्यारोपण के लगभग छह महीने बाद कहा, "उन्होंने 'शब्द पहचान चालू करें' वर्तनी द्वारा अपने स्पेलर प्रदर्शन को बेहतर बनाने के सुझाव भी दिए।" एक साल के भीतर, उन्होंने टीम से कहा, "लड़कों, यह बहुत सहजता से काम करता है", और अपनी पत्नी से अपनी फीडिंग ट्यूब में "गौलाश सूप और मीठे मटर का सूप" का अच्छा खाना मांगा।

दुर्भाग्यवश, समय उसके पक्ष में नहीं था। उनके प्रत्यारोपण के बाद से तीन वर्षों में, संचार धीमा हो गया और पूरी तरह से समझ से बाहर होने की हद तक त्रुटियों से भरा हुआ हो गया।

ऐसा क्यों हुआ यह एक रहस्य बना हुआ है, लेकिन विशेषज्ञों का मानना है कि यह संभवतः इलेक्ट्रोड के आसपास निशान ऊतक के गठन के कारण है, जो मस्तिष्क के संकेतों को धीमा कर देता है। हालाँकि लेखकों ने इम्प्लांट क्षेत्र में किसी सूजन या संक्रमण की रिपोर्ट नहीं की है, लेकिन यह हमेशा एक जोखिम है।

लेकिन एक अग्रणी के रूप में, अध्ययन उन लोगों के लिए एक नई शुरुआत की रूपरेखा तैयार करता है जो घरों में बंद हैं। यह अत्यधिक जिम्मेदारी के साथ उच्च पुरस्कार है: इस चरण में कई मरीज़ अपने जीवन के अंत में हो सकते हैं। हम उस तकनीक में कितने आश्वस्त हो सकते हैं जो उपचार और चिकित्सा निर्णयों पर उनकी राय को डिकोड करती है? यदि मस्तिष्क प्रत्यारोपण उनकी देखभाल से संबंधित किसी विचार का गलत अर्थ निकाल ले तो क्या होगा? और बिना इलाज वाली बीमारियों के लिए, किस बिंदु पर ये मन-मशीन पुल प्रियजनों के लिए झूठी आशा बन जाते हैं क्योंकि मस्तिष्क धीरे-धीरे ख़त्म हो जाता है?

फिलहाल, साहसी मरीज़ को इन सब से कोई सरोकार नहीं है। इम्प्लांट के साथ, उन्होंने अपने चार साल के बेटे को डिज्नी देखने के लिए कहा रॉबिन हुड, या अमेज़ॅन पर "चुड़ैल और जादूगर"। "मैं अपने शांत बेटे से प्यार करता हूँ," उसने अपने दिमाग से कहा।

छवि क्रेडिट: वाइस सेंटर

समय टिकट: मार्च २०,२०२१