Beyin İmplantı Kilitli Adamın Düşüncelerini Yazılı Cümlelere Çevirmesine İzin Veriyor

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

ALS (amyotrofik lateral skleroz) yıkıcı bir şekilde acımasızdır. Hareketi kontrol eden nöronlar yavaş yavaş ölürken yürüme, konuşma ve nefes alma yeteneğinizi kaybedersiniz. Zihniniz keskin kalır, ancak dış dünyayla iletişim kurmanın hiçbir yolu olmadan tamamen kilitli kalırsınız.

37 yaşındaki bir adam bunu yaşadı. 30 yaşında teşhis kondu, sadece 4 ayda konuşma ve yürüme yeteneğini kaybetti. İki yıl içinde, karısı ve küçük oğluyla iletişim kurmanın tek yöntemi olan gözlerini hareket ettiremez hale geldi. Solunum cihazından nefes alırken ve tamamen felçli bir şekilde, zihninin içinde hapsolmuştu.

Fiziksel hapishanesinden kaçmaya kararlı olan adam, son derece deneysel bir prosedür. İki mikroelektrot dizisi, hareketi kontrol eden beyin bölgelerine cerrahi olarak yerleştirildi. Ameliyattan 100 günden biraz fazla bir süre sonra ve kapsamlı bir eğitimden sonra hasta, düşüncelerini tam cümlelerle hecelemek için zihnini kullanabildi.

İlk isteği mi? Daha rahat olması için vücut pozisyonunu değiştirin. Sıradaki mi? “Albümü dinlemek isterim araç [bir grup] yüksek sesle”, ardından “Şimdi bir bira.”

“İnsanlar bunun mümkün olup olmadığından gerçekten şüphe ettiler” şuraya Çalışmaya dahil olmayan Utrecht Üniversitesi Tıp Merkezi'nden Dr. Mariska Vansteensel, Bilim.

Sistem tekrarlanırsa, ALS, felç, kanser veya travmatik beyin yaralanmaları nedeniyle zihinlerine kilitlenmiş yüz binlerce insana iletişimi geri getirmeyi vaat ediyor. Şimdilik, yöntem klinik kullanıma hazır olmaktan hala uzak. Yıllarca süren eğitim bir yana, prosedür, ilk iki yılda en az 500,000 dolarlık ağır bir fatura ile, her bir kişiye özel olarak uyarlanmıştır.

Alan ayrıca, çalışmanın yazarlarından ikisi ile tartışmalara batmış durumda. bilimsel bir suistimal skandalına karışmış kendi için kilitli hastalar üzerinde geçmiş çalışmalar. Yeni çalışmaya gelince, Freiburg Üniversitesi'nden beyin implantı uzmanı Dr. Natalie Mrachacz-Kersting, dahil olmayan ancak geçmişlerini bilen, “sağlam bir araştırma olduğunu söyleyebilirim".

Hasta daha az umursayamazdı. Araştırmanın baş yazarı Dr. Niels Birbaumer, “Önce teşekkür etmek istiyorum” dedi. Bir yıl sonra ailesine “en büyük dileğim yeni bir yatak ve yarın seninle mangal yapmaya gelmek” dedi.

Oradaki Uzun Yol

Beyin cerrahisi kimsenin ilk tercihi değildir.

Tanı konulduktan sonra adam, ALS ile savaşan herhangi bir aileye tanıdık bir oyun planı çizdi. Merkezinde düşüncelerini dile getirmek için kullanabileceği bir göz takip cihazı vardı. Ancak gözlerinin etrafındaki kaslar yavaş yavaş zayıfladığından, artık bakışlarını sabitleyemedi ve izleyiciyi işe yaramaz hale getirdi. Aile daha sonra kendi kalem-kağıt sistemini geliştirdi, böylece göz hareketlerine dayalı basit düşünceleri takip edebildiler. İlkeldi: gözlemlenebilir herhangi bir göz hareketi "evet" olarak kabul edilir, aksi takdirde "hayır" olarak kabul edilir.

Yakında tüm göz kontrolünü kaybedebileceğini fark eden hasta, yalnızca beyninin elektrik sinyalleri aracılığıyla iletişim kurma yolculuğuna başladı. Giderek daha güçlü yazılımların ve biyouyumlu beyin implantlarının yükselişiyle birlikte, beyni bilgisayarlara bağlamak- ve sinirsel hasarı atlayarak - felçle savaşmak için hala deneysel olsa da oldukça güçlü bir stratejiye dönüşüyor.

İnvaziv olmayan bir kurulumla başlayarak, beyninin geniş elektrik modellerini yakalamak için kafatasının yüzeyine elektrotlar takıldı. Kafatası sinyalleri dağıtıp gürültü getirdiğinden, sistem ayrıca elektrik sinyallerini de ayrı bir veri kaynağı olarak göz boyunca ölçtü. Tarafından geliştirilen Çalışma yazarları Birbaumer ve uzun süredir birlikte çalıştığı Dr. Ujwal Chaudhary, sistem ikili bir "evet" veya "hayır" üzerinde çalıştı.

Bir yıl içinde, iletişim bir kez daha başarısız oldu. Kaderini tamamen kilit altına almak için önceden tahmin eden adam, karısı ve kız kardeşi ile anlaşarak, gözleri tamamen kaçırdı. Bunun yerine, beyin implantlarının doğrudan nöral sinyallere girmesini seçtiler.

Hala Uzun Bir Yol

Haziran 2018'de, teşhisinden sadece üç yıl sonra, adamın motor korteksine iki mikrodizi elektrot implante edildi. Her implant, dış dünya ile kod çözmenin ve iletişim kurmanın bir yolu olarak beyninin aktivitesini dinlemek için 64 kanal içeriyordu.

Bu yeni bir fikir değil. 2016 yılında bir çalışma Elindeki hareketleri hayal ederek yazmayı kontrol etmek için bir kadında beyin implantları (toplam 16 elektrot) kullandı. Şu anki hastanın aksine, gözlerini kırpabiliyordu, bu da durumunu farklı kıldı. Çalışma yazarları, “Tüm kas kontrolü başarısız olduğunda, beyin sinyallerinden bile iletişimin hala mümkün olup olmadığını gerçekten bilmiyoruz” dedi.

Hemen bir duvara çarptılar. İmplanttan bir gün sonra, hasta gözlerini hareket ettirebilirken, ekip, beyin sinyallerini izlerken ailenin önceki “evet” veya “hayır” iletme stratejisine güvenmesini istedi. Ne yazık ki, sinyaller çok zayıftı. Hastadan el, dil veya ayak hareketlerini hayal etmesini istemek (önceki çalışmadaki tüm numaralar) niyetini deşifre edebilecek sinirsel sinyaller üretmede de başarısız oldu.

Yaklaşık üç sinir bozucu ay sonra, ekip stratejilerini değiştirdi. Birinin başarılı olup olmadıklarına dair gerçek zamanlı geri bildirimle beyin sinyallerini değiştirmesine izin veren bir yöntem olan neurofeedback'ten yararlandılar. Akademik yeni çağla tanışan meditasyona benziyor ve bir eğitim paradigması olarak biraz sıra dışı. Ama nörofeedback test ediliyor anksiyete de dahil olmak üzere çeşitli bozukluklar için beyin işlevlerinin kendi kendini kontrol etme yöntemi olarak, Depresyon, uykusuzluk, bağımlılık ve diğerleri, değişen başarı düzeyleriyle.

Burada ekip, implante elektrotların yakınındaki nöral tepkileri daha iyi ölçmenin bir yolu olarak işitsel neurofeedback'i kullandı. Önce bir ton çaldılar ve adamdan tonu daha yüksek veya daha düşük perdede manipüle etmeye çalışmasını istediler. Kaputun altında, adamın sinirsel ateşlemeleri sahaya bağlı olarak daha hızlı veya daha yavaş yükselerek güçlü bir temel oluşturdu.

beyin implantı — *Resim Kredi: Chaudhary ve diğerleri, Doğa*

Strateji işe yaradı. Hasta ilk denemesinde tonun perdesini değiştirebildi. İki hafta içinde sadece konsantre olarak tonu eşleştirebilirdi. Bu ilk testler, ekibin son derece duyarlı nöronları seçmesine izin verdi ve verileri kullanarak basit bir strateji geliştirdiler: bir tonu yüksek veya düşük tutarak, önce "evet" veya "hayır" diyebilir ve ardından tek tek harfleri belirtebilirdi. .

Önümüzde Uzun Bir Yol

Eğitim zordu. Her seans gününde ekip, adam dinlenirken 10 dakikalık temel kayıtlarla başladı.

Yazarlar, hangilerinin neurofeedback için en uygun olduğunu görmek için “farklı bireysel kanalların ateşleme hızını belirlemek için yazılım programımızı bu şekilde çalıştırabiliriz” dedi. Genel olarak, adam yazım oturumlarına devam etmeden önce geri bildirimin yüzde 80'ini eşleştirdi. İlk üç gün içinde kendisinin, karısının ve oğlunun isimlerini heceleyebildi.

Ama yine de yorucu bir iş: Aylarca eğitim alsa bile dakikada yaklaşık bir karakterle veya günde 131 karakterle iletişim kurabiliyordu. Ve bu sadece anlaşılır olanlar. Ne yazık ki, eğitimle bile hızda bir artış olmadı.

Yine de özenli olmasına rağmen, adam bakım ekibine ve ailesine ulaşabilir. Bir mesaj, ziyaretçileri olduğunda başını yukarı kaldırmasını istedi. Bir diğeri gömlek istemedi, ancak gece için çorap giydi.

Yazarlar, implanttan yaklaşık altı ay sonra, “'Kelime tanımayı aç' yazarak heceleme performansını iyileştirme önerileri bile verdi” dedi. Bir yıl içinde ekibe “Erkekler çok zahmetsizce çalışıyor” dedi ve eşinden beslenme tüpünde güzel bir akşam yemeği için “Gulaş çorbası ve bezelye çorbası” istedi.

Zaman trajik bir şekilde onun tarafında değildi. İmplantından bu yana geçen üç yıl içinde, iletişim yavaşladı ve giderek tamamen anlaşılmaz bir noktaya kadar hatalarla dolu hale geldi.

Bunun neden olduğu bir sır olarak kalmaya devam ediyor, ancak uzmanlar bunun muhtemelen elektrotların etrafında oluşan ve beynin sinyallerini azaltan yara dokusundan kaynaklandığına inanıyor. Yazarlar implant alanında herhangi bir iltihap veya enfeksiyon bildirmemiş olsalar da, bu her zaman bir risktir.

Ancak bir öncü olarak, çalışma, kilitli kalmış insanlar için yeni bir başlangıcın taslağını çiziyor. Bu, son derece yüksek sorumlulukla yüksek bir ödül: Bu aşamadaki birçok hasta hayatlarının sonunda olabilir. Tedavi ve tıbbi kararlar hakkındaki görüşlerini deşifre eden bir teknolojiye ne kadar güvenebiliriz? Beyin implantı, onların bakımını ima eden bir düşünceyi yanlış yorumlarsa ne olur? Ve tedavisi olmayan hastalıklar için, beyin yavaş yavaş kaybolurken bu zihin-makine köprüleri hangi noktada sevdikleriniz için sahte umut olur?

Şimdilik, cesur hasta tüm bunlarla ilgilenmiyor. İmplantla birlikte dört yaşındaki oğlundan Disney'in filmlerini izlemesini istedi. Robin Hoodveya Amazon'da "cadı ve büyücü". "Havalı oğlumu seviyorum" dedi beyniyle.

Resim Kredi: Wyss Merkezi

Zaman Damgası: 30 Mart, 2022