השתלת מוח מאפשרת לאדם נעול לתרגם מחשבות למשפטים כתובים

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

ALS (טרשת צדדית אמיוטרופית) היא אכזרית בצורה הרסנית. כאשר נוירונים השולטים בתנועה מתים לאט, אתה מאבד את היכולת ללכת, לדבר ולנשום. המוח שלך נשאר חד, אבל אתה נעול לגמרי, בלי שום דרך לתקשר עם העולם החיצון.

זה מה שחווה גבר בן 37. אובחן בגיל 30, תוך 4 חודשים בלבד הוא איבד את יכולתו לדבר וללכת. תוך שנתיים הוא כבר לא יכול היה להזיז את עיניו - השיטה היחידה שלו לתקשר עם אשתו ובנו הצעיר. נושם דרך מכונת הנשמה ומשותק לחלוטין, הוא היה לכוד בתוך מוחו.

נחוש בדעתו לפרוץ מהכלא הפיזי שלו, האיש נרשם אליו הליך ניסיוני ביותר. שני מערכי מיקרו-אלקטרודות הושתלו בניתוח באזורי מוח השולטים בתנועה. קצת יותר מ-100 ימים לאחר הניתוח, ולאחר הכשרה מקיפה, המטופל הצליח להשתמש במוחו כדי לאיית את מחשבותיו במשפטים שלמים.

הבקשה הראשונה שלו? שנה את תנוחת הגוף שלו כדי שיהיה נוח יותר. הבא שלו? "הייתי רוצה להאזין לאלבום של כלי [להקה] חזק", ואז "עכשיו בירה."

"אנשים באמת פקפקו אם זה בכלל אפשרי", אמר ד"ר Mariska Vansteensel מהמרכז הרפואי האוניברסיטאי באוטרכט, שלא הייתה מעורבת במחקר, ל מדע.

אם ישוכפל, המערכת מבטיחה להחזיר את התקשורת למאות אלפי אנשים שנעולים במוחם, בין אם זה בגלל ALS, שבץ, סרטן או פציעות מוח טראומטיות. לעת עתה, השיטה עדיין רחוקה מלהיות מוכנה לשימוש קליני. מלבד שנים של הכשרה, ההליך מותאם מאוד לכל אדם, עם חשבון כבד של לפחות 500,000 $ במהלך השנתיים הראשונות.

גם התחום שקוע במחלוקת, עם שניים ממחברי המחקר הסתבך בשערוריית התנהגות פסולה מדעית עבורם עבודה בעבר על חולים נעולים. באשר לעבודה החדשה, אמרה מומחית השתלות המוח ד"ר נטלי מרצ'צ-קרסטינג מאוניברסיטת פרייבורג, שלא הייתה מעורבת אך מודעת להיסטוריה שלהם, "הייתי אומר שזה מחקר מוצק".

למטופל לא היה אכפת פחות. "קודם כל אני רוצה להודות" ד"ר נילס בירבאומר, המחבר הראשי של המחקר, אמר במוחו. שנה לאחר מכן, "המשאלה הכי גדולה שלי היא מיטה חדשה ושמחר אבוא איתך לברביקיו", אמר למשפחתו.

הדרך הארוכה לשם

ניתוח מוח הוא לא הבחירה הראשונה של אף אחד.

לאחר האבחון שלו, האיש מיפה תוכנית משחק המוכרת לכל משפחה הנאבקת ב-ALS. במרכזו היה מכשיר מעקב עיניים שבו יכול היה להשתמש כדי לאיית את מחשבותיו. אבל כשהשרירים סביב עיניו נכשלו בהדרגה, הוא כבר לא יכול היה לנעוץ את מבטו, מה שהפך את הגשש לחסר תועלת. המשפחה פיתחה לאחר מכן מערכת עט-נייר משלה כדי שיוכלו לעקוב אחר מחשבות פשוטות על סמך תנועות העיניים שלו. זה היה בסיסי: כל תנועת עיניים נצפית נחשבת ל"כן", אחרת הם מניחים "לא".

כשהבין שהוא עלול לאבד בקרוב את כל השליטה בעיניים, החל המטופל את מסעו לתקשר באמצעות האותות החשמליים של מוחו בלבד. עם עלייתן של תוכנות חזקות יותר ויותר ושתלים מוחיים תואמים ביו, קישור בין המוח למחשבים- ועקיפת הנזק העצבי - מתפוצץ לאסטרטגיה רבת עוצמה, אם עדיין ניסיונית, להילחם בשיתוק.

החל מהתקנה לא פולשנית, הותקנו לו אלקטרודות על פני הגולגולת שלו כדי ללכוד את הדפוסים החשמליים הרחבים של מוחו. מכיוון שהגולגולת מפזרת אותות ומביאה רעש, המערכת גם מדדה אותות חשמליים על פני העין כמקור נתונים נפרד. שפותח על ידי מחברי המחקר בירבאומר ושותפו הוותיק ד"ר אוג'וול צ'אודרי, המערכת עבדה על "כן" או "לא" בינאריים.

תוך שנה, התקשורת נכשלה שוב. בעודו חזה את גורלו לנעילה מוחלטת, האיש - בהסכמה עם אשתו ואחותו - נמנע לחלוטין מהעיניים. במקום זאת, הם בחרו בשתלים מוחיים כדי להתחבר ישירות לאותות העצביים שלו.

עדיין דרך ארוכה

ביוני 2018, שלוש שנים בלבד לאחר האבחנה שלו, הושתלו לאדם שתי אלקטרודות מיקרו-מערך בקליפת המוח המוטורית שלו. כל שתל הכיל 64 ערוצים להאזנה לפעילות המוח שלו כדרך לפענוח ולתקשר עם העולם החיצון.

זה לא רעיון חדש. מחקר אחד ב-2016 השתמשה בשתלים מוחיים - בסך הכל 16 אלקטרודות - באישה כדי לשלוט בהקלדה על ידי דימיון תנועות בידה. בניגוד למטופלת הנוכחית, היא עדיין הייתה מסוגלת למצמץ בעיניה, מה שהפך את המקרה שלה לשונה. "אנחנו באמת לא יודעים אם תקשורת, אפילו מאותות מוח, עדיין אפשרית ברגע שכל שליטה בשרירים נכשלת", אמרו מחברי המחקר.

כמעט מיד הם פגעו בקיר. יום לאחר ההשתלה, בזמן שהמטופל עדיין יכול היה להזיז את עיניו, הצוות ביקש ממנו להסתמך על האסטרטגיה הקודמת של המשפחה של תקשורת "כן" או "לא" תוך מעקב אחר אותות המוח שלו. לרוע המזל, האותות היו חלשים מדי. לבקש מהמטופל לדמיין תנועות יד, לשון או רגל - כולם טריקים מעבודות קודמות - גם לא הצליח ליצור אותות עצביים המסוגלים לפענח את כוונותיו.

כמעט שלושה חודשים מתסכלים לאחר מכן, הקבוצה שינתה את האסטרטגיה שלה. הם התחברו לנוירופידבק, שיטה שמאפשרת למישהו לשנות את אותות המוח שלו עם משוב בזמן אמת על האם הם הצליחו. זה נשמע כמו מדיטציה אקדמית-פוגשת-עידן חדש, וזה קצת יוצא דופן כפרדיגמת אימון. אבל נוירופידבק נבדק כשיטה לשליטה עצמית בתפקודי המוח עבור מגוון הפרעות, כולל חרדה, דכאון, נדודי שינה, התמכרות ואחרים, ברמות שונות של הצלחה.

כאן, הצוות השתמש בנוירופידבק שמיעתי כדרך למדידה טובה יותר של תגובות עצביות ליד האלקטרודות המושתלות. תחילה הם השמיעו טון, וביקשו מהאיש לנסות לתמרן את הטון גבוה יותר או נמוך יותר. מתחת למכסה המנוע, היריות העצביות של האיש עלו מהר יותר או לאט יותר בהתאם לגובה, וסיפקו קו בסיס חזק.

השתלת מוח — *תמונת אשראי: Chaudhary et al, Nature*

האסטרטגיה עבדה. המטופל הצליח להזיז את גובה הטון בניסיון הראשון שלו. תוך שבועיים הוא יכול היה להתאים את הטון רק על ידי ריכוז. בדיקות ראשוניות אלו אפשרו לצוות לבחור נוירונים בעלי תגובה גבוהה, ובאמצעות הנתונים, הם פיתחו אסטרטגיה פשוטה: על ידי החזקת צליל גבוה או נמוך, הוא יכול להצביע על "כן" או "לא" בהתחלה, ולאחר מכן, אותיות בודדות. .

דרך ארוכה לפנינו

האימונים היו קשים. בכל יום מפגש, הצוות התחיל עם 10 דקות של הקלטות בסיס בזמן שהאיש נח.

"כך נוכל להפעיל את התוכנה שלנו כדי לקבוע את קצב הירי של ערוצים בודדים שונים" כדי לראות אילו מהם אופטימליים לנוירופידבק, הסבירו המחברים. בסך הכל, האיש התאים ל-80 אחוז מהמשובים לפני שהם המשיכו למפגשי איות. בשלושת הימים הראשונים, הוא הצליח לאיית את השמות שלו, של אשתו ושל בנו.

אבל זו עדיין משימה מפרכת: אפילו עם חודשים של אימונים, הוא יכול לתקשר בערך דמות אחת בדקה, או 131 תווים ביום. וזה רק המובנים. למרבה הצער, אפילו באימונים לא הייתה עלייה במהירות.

עם זאת קפדני ככל שזה, האיש מסוגל להגיע לצוות המטפל שלו ולמשפחתו. הודעה אחת ביקשה להרים את ראשו גבוה יותר כאשר היו לו מבקרים. אחר ביקש לא חולצות, אלא גרביים ללילה.

"הוא אפילו נתן הצעות לשיפור ביצועי האיות שלו על ידי איות 'הפעל את זיהוי המילים'", אמרו המחברים כשישה חודשים לאחר ההשתלה. תוך שנה הוא אמר "בנים, זה עובד כל כך ללא מאמץ" לצוות, וביקש מאשתו ארוחת ערב נחמדה של "מרק גולאש ומרק אפונה מתוקה" בצינור ההאכלה שלו.

הזמן, באופן טרגי, לא היה לצדו. בשלוש השנים שחלפו מאז השתלתו, התקשורת הואטה והפכה רצופת יותר ויותר טעויות, עד כדי חוסר הבנה מוחלט.

מדוע זה קרה נותרה בגדר תעלומה, אבל מומחים מאמינים שזה כנראה בגלל רקמת צלקת שנוצרת סביב האלקטרודות, אשר בולמות את האותות של המוח. למרות שהכותבים לא דיווחו על כל דלקת או זיהומים באזור השתל, זה תמיד סיכון.

אבל בתור פורץ דרך, המחקר משרטט התחלה חדשה עבור אנשים כלואים. מדובר בתגמול גבוה עם אחריות גבוהה במיוחד: חולים רבים בשלב זה עשויים להיות בסוף חייהם. עד כמה אנחנו יכולים להיות בטוחים בטכנולוגיה שמפענחת את דעותיהם על טיפול והחלטות רפואיות? מה קורה אם השתל במוח מפרש מחשבה הכרוכה בטיפול בהם? ולמחלות שאין להן תרופה, באיזה שלב הופכים גשרי המוח-מכונות האלה לתקוות שווא עבור יקיריהם כשהמוח מתפוגג לאט?

לעת עתה, המטופל המטורף אינו מודאג מכל זה. עם השתל, הוא ביקש מבנו בן הארבע לצפות בדיסני רובין הוד, או "מכשפה ומכשף" באמזון. "אני אוהב את הבן המגניב שלי," הוא אמר במוחו.

תמונת אשראי: מרכז ויס

בול זמן: במרץ 30, 2022