การปลูกถ่ายสมองช่วยให้ชายที่ถูกขังในสามารถแปลความคิดเป็นประโยคที่เขียนได้

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

ALS (เส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic) โหดร้ายอย่างยิ่ง เมื่อเซลล์ประสาทที่ควบคุมการเคลื่อนไหวค่อยๆ ตาย คุณจะสูญเสียความสามารถในการเดิน พูด และหายใจ จิตใจของคุณยังคงเฉียบแหลม แต่คุณถูกล็อคไว้โดยสมบูรณ์ โดยไม่มีวิธีสื่อสารกับโลกภายนอก

นั่นคือสิ่งที่ชายวัย 37 ปีมีประสบการณ์ วินิจฉัยเมื่ออายุ 30 ปีในเวลาเพียง 4 เดือน เขาสูญเสียความสามารถในการพูดและเดิน ในเวลาสองปี เขาไม่สามารถขยับสายตาได้อีกต่อไป—วิธีเดียวที่จะสื่อสารกับภรรยาและลูกชายตัวน้อยของเขา หายใจผ่านเครื่องช่วยหายใจและเป็นอัมพาตอย่างสมบูรณ์ เขาถูกขังอยู่ในจิตใจของเขา

ตั้งใจจะแหกคุกกายภาพ ชายคนนี้สมัครรับ ขั้นตอนการทดลองสูง. อาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดสองชุดถูกฝังเข้าไปในบริเวณสมองที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เพียง 100 วันหลังการผ่าตัด และหลังจากการฝึกฝนอย่างหนัก ผู้ป่วยสามารถใช้ความคิดของเขาในการสะกดความคิดของเขาออกมาเป็นประโยคที่สมบูรณ์ได้

คำขอแรกของเขา? เปลี่ยนตำแหน่งร่างกายของเขาให้สบายขึ้น ต่อไปของเขา? “ฉันอยากฟังอัลบั้มของ เครื่องมือ [วงดนตรี] ดัง” จากนั้น “ตอนนี้เป็นเบียร์”

“ผู้คนต่างสงสัยจริงๆ ว่าสิ่งนี้เป็นไปได้หรือไม่” กล่าวว่า Dr. Mariska Vansteensel ที่ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัย Utrecht ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาวิจัยนี้ วิทยาศาสตร์.

หากทำซ้ำ ระบบจะนำการสื่อสารกลับมาสู่ผู้คนหลายแสนคนที่ติดอยู่ในใจ ไม่ว่าจะเป็นโรค ALS โรคหลอดเลือดสมอง มะเร็ง หรืออาการบาดเจ็บที่สมอง สำหรับตอนนี้ วิธีการนี้ยังห่างไกลจากความพร้อมใช้งานทางคลินิก หลายปีของการฝึกอบรม ขั้นตอนได้รับการปรับให้เหมาะกับแต่ละบุคคลอย่างมาก โดยมีค่าใช้จ่ายสูงอย่างน้อย 500,000 ดอลลาร์ในช่วงสองปีแรก

สาขานี้ยังติดหล่มอยู่ในความขัดแย้งกับผู้เขียนสองคนของการศึกษา พัวพันกับเรื่องอื้อฉาวการประพฤติผิดทางวิทยาศาสตร์ สำหรับพวกเขา ผลงานที่ผ่านมาของผู้ป่วยที่ถูกขังอยู่. สำหรับงานชิ้นใหม่นี้ ผู้เชี่ยวชาญด้านการปลูกถ่ายสมอง ดร.นาตาลี มาชาช-เคิร์สติ้ง จากมหาวิทยาลัยไฟรบูร์ก ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องแต่ทราบประวัติของพวกเขากล่าวว่า “บอกเลยว่าเรียนหนักมาก".

ผู้ป่วยไม่สามารถดูแลน้อย “ก่อนอื่น ผมต้องขอขอบคุณ” ดร. Niels Birbaumer หัวหน้าผู้เขียนงานวิจัย เขาพูดด้วยความนึกคิด หนึ่งปีต่อมา “ความปรารถนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของฉันคือเตียงใหม่และพรุ่งนี้ฉันจะมาทำบาร์บีคิวกับคุณ” เขาบอกกับครอบครัวของเขา

ถนนยาวที่นั่น

การผ่าตัดสมองไม่ใช่ทางเลือกแรกของใคร

หลังจากการวินิจฉัยของเขา ชายคนนั้นได้จัดทำแผนเกมที่คุ้นเคยสำหรับครอบครัวที่กำลังต่อสู้กับโรค ALS ที่ศูนย์กลางของมันคืออุปกรณ์ติดตามดวงตาที่เขาสามารถใช้เพื่อสะกดความคิดของเขาได้ แต่เมื่อกล้ามเนื้อรอบดวงตาของเขาค่อยๆ เสื่อมลง เขาก็ไม่สามารถเพ่งสายตาได้อีกต่อไป ทำให้ตัวติดตามไร้ประโยชน์ ต่อมาครอบครัวได้พัฒนาระบบปากกาและกระดาษของตนเองเพื่อให้พวกเขาสามารถติดตามความคิดง่ายๆ ตามการเคลื่อนไหวของดวงตาของเขา เป็นพื้นฐาน: การเคลื่อนไหวของดวงตาที่สังเกตได้ถือเป็น "ใช่" มิฉะนั้นจะถือว่า "ไม่"

ผู้ป่วยเริ่มการเดินทางเพื่อสื่อสารผ่านสัญญาณไฟฟ้าของสมองเพียงอย่างเดียวโดยตระหนักว่าในไม่ช้าเขาอาจสูญเสียการควบคุมดวงตาทั้งหมด ด้วยการเพิ่มขึ้นของซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการปลูกถ่ายสมองที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ เชื่อมสมองกับคอมพิวเตอร์—และการหลีกเลี่ยงความเสียหายของเส้นประสาท—กำลังขยายไปสู่กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพอย่างกว้างขวาง หากยังคงทดลองอยู่ กลยุทธ์ในการต่อสู้กับอัมพาต

เริ่มต้นด้วยการตั้งค่าที่ไม่รุกราน เขาได้รับการติดตั้งอิเล็กโทรดบนพื้นผิวของกะโหลกศีรษะเพื่อจับภาพรูปแบบไฟฟ้าในวงกว้างของสมอง เนื่องจากกะโหลกศีรษะกระจายสัญญาณและทำให้เกิดเสียงรบกวน ระบบจึงวัดสัญญาณไฟฟ้าผ่านดวงตาเป็นแหล่งข้อมูลแยกต่างหาก พัฒนาโดย ผู้เขียนศึกษา Birbaumer และ Dr. Ujwal Chaudhary ผู้ทำงานร่วมกันมาเป็นเวลานาน ระบบนี้ทำงานบนเลขฐานสอง "ใช่" หรือ "ไม่ใช่"

ภายในหนึ่งปี การสื่อสารล้มเหลวอีกครั้ง เมื่อคาดการณ์ถึงชะตากรรมของเขาที่จะล็อคอินทั้งหมด ผู้ชาย—ซึ่งตกลงกับภรรยาและน้องสาวของเขา—ละสายตาไปโดยสิ้นเชิง แต่พวกเขาเลือกใช้การปลูกถ่ายสมองเพื่อเข้าถึงสัญญาณประสาทของเขาโดยตรง

ถนนยาวยังคง

ในเดือนมิถุนายน 2018 เพียงสามปีหลังจากการวินิจฉัยของเขา ชายคนนั้นได้ฝังอิเล็กโทรด microarray สองตัวในเยื่อหุ้มสมองสั่งการของเขา รากฟันเทียมแต่ละรายการมีช่อง 64 ช่องเพื่อรับฟังการทำงานของสมองเพื่อถอดรหัสและสื่อสารกับโลกภายนอก

มันไม่ใช่ความคิดใหม่ หนึ่งการศึกษาในปี 2016 ใช้การปลูกถ่ายสมอง—รวมอิเล็กโทรด 16 อิเล็กโทรด—ในผู้หญิงคนหนึ่งเพื่อควบคุมการพิมพ์โดยจินตนาการถึงการเคลื่อนไหวในมือของเธอ เธอยังคงสามารถกระพริบตาได้ ซึ่งทำให้กรณีของเธอแตกต่างออกไป “เราไม่รู้จริงๆ ว่าการสื่อสาร แม้จะมาจากสัญญาณสมอง ยังคงเป็นไปได้หรือไม่เมื่อการควบคุมกล้ามเนื้อทั้งหมดล้มเหลว” ผู้เขียนการศึกษากล่าว

เกือบจะในทันทีที่พวกเขาชนกำแพง หนึ่งวันหลังจากการปลูกถ่าย ในขณะที่ผู้ป่วยยังคงขยับตาได้ ทีมงานได้ขอให้เขาใช้กลยุทธ์ก่อนหน้าของครอบครัวในการสื่อสารว่า "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" ในขณะที่เฝ้าสังเกตสัญญาณสมองของเขา น่าเสียดายที่สัญญาณอ่อนเกินไป การขอให้ผู้ป่วยจินตนาการถึงการเคลื่อนไหวของมือ ลิ้น หรือเท้า ซึ่งเป็นกลอุบายทั้งหมดจากงานก่อนหน้านี้ ยังล้มเหลวในการสร้างสัญญาณประสาทที่สามารถถอดรหัสความตั้งใจของเขาได้

เกือบสามเดือนที่น่าผิดหวังต่อมา ทีมงานได้เปลี่ยนกลยุทธ์ พวกเขาใช้ neurofeedback ซึ่งเป็นวิธีการที่ช่วยให้ใครบางคนสามารถปรับเปลี่ยนสัญญาณสมองของพวกเขาด้วยการตอบกลับแบบเรียลไทม์ว่าพวกเขาทำสำเร็จหรือไม่ ดูเหมือนการทำสมาธิเชิงวิชาการกับยุคใหม่และเป็นเรื่องปกติเล็กน้อยสำหรับกระบวนทัศน์การฝึกอบรม แต่นิวโรฟีดแบค กำลังถูกทดสอบ เป็นวิธีการควบคุมการทำงานของสมองด้วยตนเองสำหรับความผิดปกติต่างๆ ได้แก่ ความวิตกกังวล ดีเปรสชันนอนไม่หลับ การเสพติด และอื่นๆ ที่มีระดับความสำเร็จต่างกันไป

ที่นี่ ทีมงานใช้การได้ยิน neurofeedback เพื่อวัดการตอบสนองของระบบประสาทใกล้กับขั้วไฟฟ้าที่ฝังได้ดีขึ้น พวกเขาเล่นน้ำเสียงก่อน และขอให้ชายคนนั้นพยายามปรับโทนเสียงให้สูงขึ้นหรือต่ำลง ภายใต้ประทุน ระบบประสาทของผู้ชายจะพุ่งเร็วขึ้นหรือช้าลงขึ้นอยู่กับสนาม ให้เส้นฐานอันทรงพลัง

การปลูกถ่ายสมอง — *เครดิตภาพ: Chaudhary et al, ธรรมชาติ*

กลยุทธ์ได้ผล ผู้ป่วยสามารถขยับระดับเสียงในการลองครั้งแรกได้ ภายในสองสัปดาห์เขาสามารถจับคู่น้ำเสียงได้เพียงแค่ตั้งสมาธิ การทดสอบเบื้องต้นเหล่านี้ทำให้ทีมสามารถเลือกเซลล์ประสาทที่มีการตอบสนองสูง และใช้ข้อมูลนี้ พวกเขาได้คิดค้นกลยุทธ์ง่ายๆ โดยการให้โทนเสียงสูงหรือต่ำ เขาสามารถระบุว่า "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" ในตอนแรก และต่อมาเป็นตัวอักษรแต่ละตัว .

ถนนยาวข้างหน้า

การฝึกนั้นยาก ในแต่ละวันของเซสชั่น ทีมเริ่มต้นด้วยการบันทึกพื้นฐาน 10 นาทีในขณะที่ชายคนนั้นพัก

"เป็นวิธีที่เราสามารถเรียกใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์ของเราเพื่อกำหนดอัตราการยิงของแต่ละช่องสัญญาณต่างๆ" เพื่อดูว่าช่องใดเหมาะสมที่สุดสำหรับ neurofeedback ผู้เขียนอธิบาย โดยรวมแล้วชายผู้นี้จับคู่ความคิดเห็น 80 เปอร์เซ็นต์ก่อนที่พวกเขาจะดำเนินการสะกดคำต่อไป ภายในสามวันแรก เขาสามารถสะกดชื่อของตัวเอง ภรรยาของเขา และลูกชายของเขาได้

แต่ก็ยังเป็นงานที่ทรหด แม้จะฝึกมาหลายเดือน เขาก็สามารถสื่อสารได้ประมาณหนึ่งตัวอักษรต่อนาที หรือ 131 ตัวอักษรต่อวัน และนั่นเป็นเพียงสิ่งที่เข้าใจได้ น่าเสียดายที่ถึงแม้จะฝึกแล้ว ความเร็วก็ไม่เพิ่มขึ้น

ชายคนนี้สามารถติดต่อทีมดูแลและครอบครัวได้ ข้อความหนึ่งขอให้ยกศีรษะของเขาให้สูงขึ้นเมื่อเขามีผู้มาเยี่ยม อีกคนขอไม่สวมเสื้อ แต่สวมถุงเท้าไว้สำหรับคืนนี้

“เขายังให้คำแนะนำในการปรับปรุงประสิทธิภาพการสะกดคำด้วยการสะกดว่า 'เปิดการรู้จำคำ'” ผู้เขียนกล่าวหลังการปลูกถ่ายประมาณหกเดือน ภายในหนึ่งปี เขากล่าวกับทีมว่า "เด็กๆ ทำงานได้อย่างง่ายดายมาก" และขอให้ภรรยาของเขาทานอาหารเย็นอย่าง "ซุปสตูว์เนื้อวัวและซุปถั่วลันเตา" ในท่อป้อนอาหารของเขา

น่าเสียดายที่เวลาไม่ได้อยู่ข้างเขา ในช่วงสามปีนับตั้งแต่เขาปลูกฝัง การสื่อสารก็ช้าลงและเต็มไปด้วยข้อผิดพลาดมากขึ้นเรื่อยๆ จนไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์

เหตุใดจึงเกิดขึ้นยังคงเป็นปริศนา แต่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่ามีแนวโน้มว่าจะเกิดจากเนื้อเยื่อแผลเป็นก่อตัวรอบอิเล็กโทรด ซึ่งทำให้สัญญาณของสมองลดลง แม้ว่าผู้เขียนไม่ได้รายงานการอักเสบหรือการติดเชื้อใดๆ ในบริเวณรากฟันเทียม แต่ก็มีความเสี่ยงอยู่เสมอ

แต่ในฐานะผู้บุกเบิก การศึกษาได้ร่างการเริ่มต้นใหม่สำหรับผู้ที่ถูกขังอยู่ เป็นรางวัลที่สูงและมีความรับผิดชอบสูงมาก: ผู้ป่วยจำนวนมากในระยะนี้อาจถึงจุดจบของชีวิต เราจะมั่นใจในเทคโนโลยีที่ถอดรหัสความคิดเห็นเกี่ยวกับการรักษาและการตัดสินใจทางการแพทย์ได้แค่ไหน? จะเกิดอะไรขึ้นหากการปลูกฝังสมองเข้าใจผิดคิดว่าเกี่ยวข้องกับการดูแลของพวกเขา และสำหรับโรคที่ไม่มีทางรักษา สะพานสมองกลเหล่านี้กลายเป็นความหวังจอมปลอมสำหรับคนที่รักในขณะที่สมองค่อยๆ จางหายไปเมื่อใด

สำหรับตอนนี้ผู้ป่วยที่กล้าหาญไม่ได้กังวลกับเรื่องนั้นทั้งหมด ด้วยการปลูกถ่ายเขาขอให้ลูกชายวัย XNUMX ขวบดู Disney's โรบินฮู้ดหรือ "แม่มดและพ่อมด" ใน Amazon “ฉันรักลูกชายสุดเท่ของฉัน” เขาพูดด้วยสมอง

เครดิตภาพ: วิสเซ็นเตอร์

ประทับเวลา: March 30, 2022