Brain Implant Allows Locked-In Man To Translate Thoughts Into Written Sentences

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Az ALS (amiotrófiás laterális szklerózis) pusztítóan kegyetlen. Ahogy a mozgást irányító neuronok lassan elhalnak, elveszíti a járás, a beszéd és a légzés képességét. Az elméd éles marad, de teljesen be vagy zárva, és nem tudsz kommunikálni a külvilággal.

Ezt egy 37 éves férfi tapasztalta. 30 évesen diagnosztizálták, mindössze 4 hónap alatt elvesztette beszéd- és járásképességét. Két év múlva már nem tudta mozgatni a szemét – ez volt az egyetlen módszere a feleségével és kisfiával való kommunikációra. Egy lélegeztetőgépen keresztül lélegzett, és teljesen lebénult, és az elméjében rekedt.

A férfi elhatározta, hogy kitör a fizikai börtönből, ezért bejelentkezett erősen kísérletező eljárás. Két mikroelektróda tömböt sebészeti úton ültettek be az agy mozgását szabályozó régióiba. Valamivel több mint 100 nappal a műtét után, és kiterjedt edzés után a páciens képes volt arra, hogy elméjét használja, hogy gondolatait teljes mondatokban kifejtse.

Az első kérése? Változtassa meg a testhelyzetét, hogy kényelmesebb legyen. Az ő következő? „Szeretném meghallgatni az albumot Szerszám [egy zenekar] hangosan”, majd a „Most egy sört”.

"Az emberek valóban kételkedtek abban, hogy ez egyáltalán megvalósítható-e" mondott Dr. Mariska Vansteensel az Utrechti Egyetemi Orvosi Központtól, aki nem vett részt a vizsgálatban, Tudomány.

Ha megismétlik, a rendszer azt ígéri, hogy visszaadja a kommunikációt több százezer embernek, akik bezárkóztak az elméjükbe, legyen szó akár ALS, stroke, rák vagy traumás agysérülések miatt. Egyelőre a módszer még messze van attól, hogy készen álljon a klinikai használatra. A több éves képzést leszámítva az eljárást minden személyre szabják, az első két év során legalább 500,000 XNUMX dolláros számlával.

A terület is vitákba keveredik, a tanulmány két szerzője mellett tudományos visszaélések botrányába keveredett azok a bezárt betegeken végzett korábbi munkák. Ami az új munkát illeti, Dr. Natalie Mrachacz-Kersting, a Freiburgi Egyetem agyimplantációs szakértője, aki nem vett részt, de tisztában van a történetükkel, azt mondta:Azt mondanám, hogy ez egy szilárd tanulmány. "

A beteg nem törődhetett vele. "Először is szeretném megköszönni" - mondta Dr. Niels Birbaumer, a tanulmány vezető szerzője. Egy évvel később „a legnagyobb vágyam egy új ágy, és az, hogy holnap jöjjek veled grillezni” – mondta a családjának.

A hosszú út oda

Az agyműtét senkinek sem az első választása.

A diagnózis után a férfi felvázolt egy játéktervet, amelyet minden ALS-szel küzdő család ismer. A közepén egy szemkövető eszköz volt, amellyel ki tudta fejezni a gondolatait. De ahogy a szeme körüli izmok fokozatosan tönkrementek, többé nem tudta megfékezni a tekintetét, így a nyomkövető használhatatlanná vált. A család ezt követően kifejlesztette saját toll-papír rendszerét, hogy a szemmozgások alapján követni tudja az egyszerű gondolatokat. Kezdetleges volt: minden megfigyelhető szemmozgás „igen”-nek minősül, ellenkező esetben „nem”-et feltételeznek.

Felismerve, hogy hamarosan elveszítheti a szeme feletti kontrollt, a páciens megkezdte útját, hogy egyedül agya elektromos jelein keresztül kommunikáljon. Az egyre erősebb szoftverek és a biokompatibilis agyimplantátumok térnyerésével, az agy és a számítógép összekapcsolása– és az idegsérülések megkerülése – a bénulás elleni küzdelem széles körben erőteljes, bár még kísérleti stratégiájává válik.

Egy non-invazív beállítástól kezdve elektródákat szereltek fel a koponyája felületére, hogy rögzítsék agya széles elektromos mintázatait. Mivel a koponya szétszórja a jeleket és behozza a zajt, a rendszer külön adatforrásként az elektromos jeleket is mérte a szemen keresztül. Fejlesztette A tanulmány szerzői, Birbaumer és hosszú távú munkatársa, Dr. Ujwal Chaudhary, a rendszer egy bináris „igen” vagy „nem” mellett dolgozott.

Egy éven belül a kommunikáció ismét meghiúsult. A férfi – feleségével és húgával egyetértésben – teljesen bezárkózott sorsára várva, teljesen elkerülte a tekintetét. Ehelyett az agyi implantátumok mellett döntöttek, hogy közvetlenül hozzáférjenek az idegi jelekhez.

Hosszú út mégis

2018 júniusában, mindössze három évvel a diagnózis felállítása után, a férfi két microarray elektródát ültettek be a motoros kéregébe. Mindegyik implantátum 64 csatornát tartalmazott, amelyek segítségével figyelhette agyának tevékenységét, hogy dekódoljon és kommunikáljon a külvilággal.

Nem új ötlet. Egy tanulmány 2016-ban agyi implantátumokat – összesen 16 elektródát – használt egy nőben, hogy a kezében lévő mozdulatokat elképzelve irányítsa a gépelést. A jelenlegi pácienssel ellentétben még mindig képes volt pislogni, amitől az esete más volt. "Valójában nem tudjuk, hogy lehetséges-e a kommunikáció, még az agyi jelekből is, ha minden izomszabályozás meghiúsul" - mondták a tanulmány szerzői.

Szinte azonnal falnak ütköztek. Egy nappal az implantátum beültetése után, amíg a páciens még mozgatni tudta a szemét, a csapat arra kérte őt, hogy hagyatkozzon a család korábbi stratégiájára, amely szerint „igen” vagy „nem” kommunikál, miközben figyeli agyi jeleit. Sajnos a jelek túl gyengék voltak. Ha arra kértük a pácienst, hogy képzelje el a kéz-, nyelv- vagy lábmozgásokat – mindezt a korábbi munkák trükkjei –, szintén nem sikerült olyan idegi jeleket generálni, amelyek képesek voltak dekódolni szándékait.

Majdnem három frusztráló hónappal később a csapat stratégiát váltott. Kiaknázták a neurofeedbacket, egy olyan módszert, amely lehetővé teszi, hogy valaki módosítsa agyi jeleit valós idejű visszajelzéssel arról, hogy sikerült-e. Úgy hangzik, mint az akadémikus-meets-new-age meditáció, és kissé szokatlan képzési paradigmaként. De a neurofeedback tesztelésre kerül mint az agyi funkciók önkontrolljának módszere különféle rendellenességek esetén, beleértve a szorongást, depresszió, álmatlanság, függőség és mások, változó sikerrel.

Itt a csapat a hallási neurofeedbacket használta a beültetett elektródák közelében lévő neurális válaszok jobb mérésére. Először játszottak egy hangot, és megkérték a férfit, hogy próbálja meg manipulálni a hangot magasabb vagy alacsonyabb hangmagasságban. A motorháztető alatt a férfi idegi tüzelései a hangmagasságtól függően gyorsabban vagy lassabban ugrottak, ami erőteljes kiindulási állapotot biztosított.

agy implantátum — *Kép: Chaudhary és munkatársai, Nature*

A stratégia működött. A páciens az első próbálkozásra képes volt mozgatni a hangmagasságot. Két héten belül csak koncentrálással tudott megfelelni a hangnemnek. Ezek a kezdeti tesztek lehetővé tették a csapat számára, hogy kiválasszon erősen reagáló neuronokat, és az adatok felhasználásával egy egyszerű stratégiát dolgoztak ki: egy hang magas vagy alacsony hangnyomásával először „igen” vagy „nem”, majd az egyes betűket jelezhette. .

Hosszú út áll előttünk

Az edzés kemény volt. Minden ülésnapon a csapat 10 perces alaphelyzeti felvételekkel kezdett, miközben a férfi pihent.

„Így futtathatjuk szoftverünket, hogy meghatározzuk a különböző egyedi csatornák tüzelési sebességét”, hogy megtudjuk, melyik az optimális a neurofeedback számára – magyarázták a szerzők. Összességében a férfi a visszajelzések 80 százalékának megfelelt, mielőtt folytatták volna a helyesírási munkamenetet. Az első három napon belül ki tudta írni a saját, a felesége és a fia nevét.

De ez még mindig fárasztó feladat: még több hónapos képzéssel is körülbelül egy karakterrel tudott kommunikálni percenként, vagyis napi 131 karakterrel. És ezek csak az érthetőek. Sajnos még edzés mellett sem volt sebességnövekedés.

Bármennyire is gondos, a férfi képes felvenni a kapcsolatot gondozói csapatával és családjával. Az egyik üzenet azt kérte, hogy támasztja feljebb a fejét, ha látogatói vannak. Egy másik nem inget kért, hanem zoknit éjszakára.

„Még javaslatokat is adott a helyesírási teljesítményének javítására a „szófelismerés bekapcsolása” szóhasználattal” – mondták a szerzők körülbelül hat hónappal a beültetés után. Egy éven belül azt mondta a csapatnak, hogy „Fiúk, ez olyan erőfeszítés nélkül működik”, és feleségétől kért egy finom vacsorát, „Gulyáslevest és édes borsólevest” az etetőcsövébe.

Az idő tragikus módon nem állt az ő oldalán. A beültetése óta eltelt három év alatt a kommunikáció lelassult, és egyre inkább tele lett hibákkal, egészen a teljes érthetetlenségig.

Hogy ez miért történt, az továbbra is rejtély, de a szakértők úgy vélik, hogy valószínűleg az elektródák körül kialakuló hegszövet miatt, amely tompítja az agy jeleit. Bár a szerzők nem számoltak be gyulladásról vagy fertőzésről az implantátum területén, ez mindig kockázatot jelent.

Ám úttörőként a tanulmány egy új kezdetet vázol fel a bezárt emberek számára. Ez nagy jutalom rendkívül nagy felelősséggel: sok beteg ebben a szakaszban lehet, hogy élete végén jár. Mennyire lehetünk biztosak egy olyan technológiában, amely dekódolja véleményüket a kezelésről és az orvosi döntésekről? Mi történik, ha az agyimplantátum félreértelmez egy, a gondozásukra utaló gondolatot? És a gyógyíthatatlan betegségek esetében mikortól válnak ezek az elme-gép hidak hamis reménysé szeretteink számára, ahogy az agy lassan elhalványul?

A pörgős pácienst egyelőre mindez nem foglalkoztatja. Az implantátummal megkérte négyéves fiát, hogy nézze meg a Disney-t Robin Hood, vagy „boszorkány és varázsló” az Amazonon. „Szeretem a menő fiamat” – mondta a fejével.

Kép: Wyss Központ

Időbélyeg: Március 30, 2022