Даний медичне диво: паралізована жінка навчилася використовувати головного імплантат для спілкування за допомогою тільки лише сили думки, тобто в обхід всіх традиційних систем комунікації людини. Вперше інтерфейсу «мозок — комп’ютер» використовувався пацієнткою вдома і в повсякденному житті, так що їй не знадобилася допомога лікарів чи інженерів для постійної калібрування пристрою.
Пацієнтці Ханнеке де-Брейне (Hanneke de Bruijne) у 2008 році був поставлений діагноз бічний аміотрофічний склероз (БАС). Подібна хвороба знищує нервові клітини, в результаті чого люди втрачають здатність контролювати власне тіло. Згодом жінка, якій зараз 58 років, втратила можливість дихати і їй потрібен був апарат штучної вентиляції легенів.
Вона, по суті, повністю замкнені всередині власного тіла. У цього стану є своя назва, і корреспондерти «Вести.Наука» не раз розповідали про таких хворих, їх непростих історіях і про те, як медики встановлюють контакт з ними. Коли Нік Ремсі (Nick Ramsey) з Університету Утрехта в Нідерландах вперше побачив свою майбутню пацієнтку, вона використовувала для спілкування з оточуючими пристрій, що відстежує пересування очей. Девайс дозволяв їй вибирати літери на екрані, які потім складалися в слова і пропозиції — виходив своєрідний спосіб комунікації зі світом навколо.
Але подібний метод не може працювати вічно — один з трьох осіб з діагнозом БАС з часом втрачають здатність рухати і очима. У зв’язку з цим дослідники зі всього світу працюють над створенням апаратів, які управляються безпосередньо мозком, щоб допомогти людям з діагнозом БАС.
Подібні пристрої працюють за рахунок зчитування мозкової активності і перетворення цієї інформації в сигнали, які можуть управляти комп’ютером або, наприклад, роботизованою рукою. Але до цього часу подібні пристосування люди не могли використовувати в повсякденному житті, тільки в клініці і під постійним наглядом лікарів. Причина проста: інженерам, як правило, необхідно постійно налаштовувати їх.
Крім того, багато хто з них настільки складні, що не можуть працювати без проводів. Правда, днями повідомлялося про нових бездротових імплантатах, але вони поки протестовані лише на лабораторних приматах.
«Так що фактично такі прилади не були корисні для всіх. І ми подумали, що потрібно зробити їх простими і доступними для пацієнтів, які дійсно цього потребують», — розповідає Ремсі.
Він разом зі своїми колегами розробив пристрій, що використовує електроди. Останні розташовуються на поверхні мозку, прямо під черепною коробкою. Подібний метод більш «агресивний» ніж зовнішні прилади, такі як енцефалографична шапочка, яка одягається на голову. Однак він все-таки поступається «агресивності» впровадження традиційної глибокої стимуляції мозку, яка використовується при лікуванні хвороби Паркінсона, наприклад.
Відзначається, що мозкова активність пацієнта записується з допомогою електродів, потім сигнал подається через провід до іншого невеликого пристрою, яке може бути імплантовано під шкіру грудної клітки (кардіостимулятор).Після цього пристрій передає сигнал по бездротовому каналу зв’язку на планшетний комп’ютер, яка перетворює сигнал в простий «клік». Інше програмне забезпечення, встановлене на комп’ютері, що використовує цей «клік» для різних застосувань для ігор або для написання слів (нижче пояснимо докладніше).
Жінка з діагнозом БАС в минулому році захотіла стати першою, хто випробує цю систему на собі. «Мені хотілося внести внесок у можливе поліпшення життя людей на зразок мене», — повідомляє вона.
Дослідники впровадили їй два електроди — один вище того регіону, який контролює рухи правої руки, другий — над ділянкою, який використовується для підрахунку в зворотному напрямку. Після кількох сеансів навчання, яке включало використання пристрою для простих ігор або написання слів, жінка навчилася контролювати те, що відбувається, уявляючи рух руки для ініціювання цього віртуального «кліка».
Зазначимо, що пацієнтка змогла генерувати потрібний сигнал з першого ж дня, але через півроку вона змогла це робити вже з 95-відсотковою точністю. «Система дійсно працювала», — говорить Ремсі.
Звичайно, використання пристрою для спілкування займає багато часу — потрібно декілька хвилин, щоб записати одне слово. Але невтомна пацієнтка з БАС з кожним разом покращує свої показники. Раніше їй потрібна 50 секунд, щоб вибрати одну букву, тепер же у неї на це йде близько 20 секунд.
Фахівці визнають, що подібний метод працює трохи повільніше, ніж використання пристрою, що стежить за рухами очей. Але нову систему можна використовувати, наприклад, на відкритому повітрі. І, за словами самої жінки, вона стала більш впевненою і незалежною, оскільки навчилася спілкуватися за межами лікарського кабінету, коли її пристрій, що відстежує рух очей, не працює.
Поки вона не навчилася використовувати пристрій за допомогою зворотного відліку. Електроди, розташовані на цій частині мозку, є резервними і можуть бути використані, якщо стан ділянки її мозку, керуючого рухами, погіршиться.
Додамо, що нова система має і плюси, і мінуси. Розташування електродів на поверхні мозку — це хороший компроміс між використанням чутливих, але інвазивних глибоких електродів або зовнішньої головний енцефалографической шапкою, вважає Ніколас Хатсопулос (Nicholas Hatsopoulos) з Університету Чикаго. І оскільки система працює без проводів, вона невидима для інших — багато кандидати на використання головних імплантатів кажуть, що це дуже важливо для них.
Але є у новинки і недоліки: пристрій навряд чи зможе використовуватися для вирішення більш складних завдань, наприклад, управління роботизованою кінцівки, говорить Ендрю Джексона (Andrew Jackson) з Ньюкаслського університету.
Зараз дослідники хочуть випробувати систему на інших пацієнтів. Вони удосконалили програмне забезпечення комп’ютера і сподіваються, що наступний доброволець навчитися використовувати систему ще швидше.
Вчені представили результати своєї роботи на щорічній зустрічі Спільноти для нейронаук, що пройшла в Сан-Дієго (Neuroscience 2016).
