Пациент с БАС смог общаться с родными с помощью мозгового импланта. Как технологии возвращают способность говорить

Что произошло

Ученые из Тюбингенского университета в Германии имплантировали больному БАС (Боковой амиотрофический склероз), лишенному возможности говорить, устройство, с помощью которого он смог составлять предложения.

• Исследование не только позволило пациенту общаться с родными, в том числе с его маленьким сыном, но и дало ответ на давний вопрос, теряют ли люди с БАС способность генерировать команды для общения.

Успешную коммуникацию ранее удавалось демонстрировать с помощью интерфейсов «мозг-компьютер» (BCI) у людей с параличом. Но, насколько нам известно, мы стали первыми, кто сумел наладить общение с кем-то, у кого не осталось произвольных движений и, следовательно, для кого BCI — единственное средство общения.

Йонас Циммерманн, соавтор исследования

• В эксперименте участвовал 36-летний мужчина. Работа началась в 2018 году, когда пациент еще не утратил способность двигать глазами, он дал осознанное согласие на установку мозгового импланта.

Детали

• Больному имплантировали микроэлектроды в часть мозга, отвечающую за движение. На настройку ушло почти 3 месяца. Сперва удавалось распознавать ответы «да» и «нет», когда исследователи указывали на группы букв, потом — когда указывали на отдельные буквы. Наконец, больному удалось составить предложение: он просил изменить положение его тела.
• Спустя год после начала эксперимента мужчина научился собирать слова со скоростью в одну букву в минуту.
• Хотя это все еще очень медленно, ученые считают эксперимент большим успехом. «Если у вас есть выбор: не общаться вообще или общаться по одной букве в минуту, выбор очевиден», — отметил один из руководителей исследования Уджвал Чаудхари.
• Кроме того, распознавать сигналы получается не всегда. Только в 107 из 135 дней больной показывал точность выбора букв выше 80%. И только в 44 из этих 107 дней ему удавалось сформулировать предложение.
• Ученые рассчитывают, что с развитием технологии они смогут добиться большей скорости и точности. Также исследователи рассматривают возможность создания словаря слов и предложений, чтобы пациенты могли выбирать из готовых вариантов.

Почему это важно

Согласно статистике, каждые 90 минут у кого-то в мире диагностируют БАС. Это редкое заболевание нервной системы, при котором поражаются двигательные нейроны в коре головного мозга. Заболевание относится к группе нейродегенеративных, в которую входят также болезни Паркинсона и Альцгеймера.

• По статистике, БАС чаще развивается у людей 40–70 лет, средний возраст на момент постановки диагноза составляет 55 лет.
• На ранних стадиях больные сталкиваются с мышечной слабостью, со временем развиваются проблемы с движением, глотанием, речью и дыханием.
• На последних стадиях пациенты с БАС оказываются в полной изоляции. Они не могут управлять мышцами, включая мышцы глаз, а значит, не могут и общаться с окружающими.
• Большинство пациентов умирают от дыхательной недостаточности в течение трех-пяти лет с момента появления первых симптомов.
• Лекарства от БАС не существует. Однако есть методы лечения, которые помогают контролировать симптомы и облегчить жизнь пациента.

Тенденция

Ученые из разных стран тестируют интерфейсы BCI, чтобы дать возможность людям с параличом, инсультом, БАС и другими болезнями наладить общение с окружающими.

• В 2017 году ученые из Центра био- и нейроинженерии имени Висса в Женеве успешно протестировали неинвазивный интерфейс BCI, с помощью которого пациенты с синдромом запертого человека смогли отвечать «да» и «нет» на вопросы исследователей. Ответы расшифровывали, измеряя уровень кислорода в крови и электрическую активность в мозге.
• В 2019 году исследователи из Тяньцзиньского университета и специалисты из китайской компании China Electronics Corporation представили чип BrainTalker, разработанный для повышения эффективности интерфейсов «мозг-компьютер».

Обычно сигналы, передающиеся и обрабатывающиеся мозгом, содержат большое количество фонового шума. Наш чип способен распознавать второстепенные нейронные электрические сигналы и эффективно декодировать содержащуюся в них информацию, значительно повышая скорость и точность передачи информации с помощью нейрокомпьютерных интересов.

Мин Донг, соавтор исследования

• В 2021 году ученые продемонстрировали чип второго поколения, который позволяет набирать текст на компьютере, используя силу мысли.

Одной из самых обсуждаемых разработок в области BCI остается малоинвазивный микрочип Neuralink, разрабатываемый компанией Илона Маска. Он способен передавать сигналы мозга по Bluetooth, что в перспективе позволит управлять компьютером или смартфоном напрямую, при помощи мозговых импульсов.

• Устройство состоит из капсулы-приемника, которая будет крепиться за ухом, как слуховой аппарат, и нитевидных электродов, которые протянутся от нее прямо к мозгу. Исследователи утверждают, что операция по вживлению нейрочипа будет роботизированной и не сложнее, чем лазерная коррекция зрения.
• Разработчики уже провели опыты на обезьянах. Весной 2021 года Neuralink представила ролик с девятилетней макакой Пейджер, способной играть в видеоигры благодаря вживленному чипу. Следующим этапом должны стать испытания на людях.