Нейроинтерфейс рассказал, что чувствуют полностью парализованные пациенты
Пациентка отвечает на вопросы исследователей
Наиболее сложным случаем паралича является вариант с полным отсутствием всякой моторно-двигательной активности. То есть человек находится в сознании, однако не может пошевелить ни рукой, ни пальцем, моргнуть или посмотреть в сторону. Состоянию таких пациентов сложно позавидовать — ведь человек не может попросить окружающих показать любимый фильм, пролистать любимую книгу или сделать что-то еще.
Технологии движутся вперед, и сейчас они помогают наладить общение и с такими пациентами. Новый нейроинтерфейс, который основан на измерении активности мозга и тока крови, позволяет наладить канал связи с «закрытыми в себе» пациентами. Такой вывод сделан группой ученых после работы с четырьмя полностью парализованными пациентами. Их паралич вызван таким заболеванием, как боковой амиотрофический склероз (Стивен Хокинг страдает именно от него). Ученым удалось получить ответы на вопросы по географии, получить правильные ответы на вопрос о членах семьи и другие.
Исследованием руководит Нильс Бирбаумер (Niels Birbaumer), сотрудник Wyss Center for Bio and Neuroengineering, организации, располагающейся в Женеве. По его словам, реакция парализованных пациентов вызвала бурную реакцию членов их семей.
Боковой (латеральный) амиотрофический склероз (БАС) (также известен как болезнь моторных нейронов, Мотонейронная болезнь, болезнь Шарко́, в англоязычных странах — болезнь Лу Ге́рига — англ. Lou Gehrig’s disease) — медленно прогрессирующее, неизлечимое дегенеративное заболевание центральной нервной системы, при котором происходит поражение как верхних (моторная кора головного мозга), так и нижних (передние рога спинного мозга и ядра черепных нервов) двигательных нейронов, что приводит к параличам и последующей атрофии мышц.
Это заболевание характеризуется прогрессирующим поражением двигательных нейронов, которые сопровождаются параличом конечностей и атрофией мышц. Смерть в этом случае наступает от инфекций дыхательных путей или дыхательной же мускулатуры. К сожалению, причина БАС неизвестна. В 5% это наследственные формы заболевания, в 20% — мутации гена супероксиддисмутазы-1, расположенного в 21-й хромосоме. Считается, что прогресс заболевания вызывается повышенной активностью глутаматергической системы. В этом случае избыток глутаминовой кислоты вызывает перевозбуждение и гибель нейронов. Подергивание мышцы в таком случае соответствует гибели одного из мотонейронов в спинном мозге. То есть участок мышцы лишается иннервации и уже неспособен нормально сокращаться.
Изначально нейроинтерфейс отрабатывался на здоровых людях
Так вот, медики пытались найти способ общения с полностью парализованными людьми, находящимися в сознании, в течение многих лет. В 1999 году Бирбаумер с коллегами обнаружили способ общаться с пациентами, сохранившими возможность двигать глазными яблоками. С течением времени сторонние исследователи разработали методы взаимодействия с парализованными людьми при помощи анализа тока крови и электрической активности мозга. Но эти методы, впрочем, были бесполезны в отношении полностью парализованных пациентов.
Сейчас ситуация изменилась. Медики создали специальный нейроинтерфейс, который состоит из сетки электродов, надеваемых на голову человека. При помощи ближней инфракрасной спектроскопии и электроэнцефалографии ученые научились измерять в режиме реального времени уровень кислорода в крови и электрическую активность мозга. При создании такой системы основной задачей было интерпретировать реакцию организма пациента, то есть нужно было понять, когда человек говорит «да» и когда — «нет». Для тренировки испытуемого и проверки работы интерфейса исследователи использовали вопросы вроде «Париж — столица Германии?» и «Вашего мужа зовут Иохим?».
Анализ реакции пациентов показал совпадение ответной реакции организма на 70%. То есть повторение одного и того же вопроса вызывало совпадение ответной реакции на 70%. После того, как нейроинтерфейс был протестирован, следовали более сложные вопросы вроде «У вас болит спина?», «Вам хочется жить?» и «Вы редко грустите?».
После тщательной интерпретации полученных результатов учёные решили спросить, насколько счастливы эти люди (напомню, что они находятся в полностью парализованном состоянии в течение нескольких лет). Из четырех человек трое сообщили, что они довольны жизнью и хотят жить дальше. Четвертой пациентке эти вопросы не были заданы по просьбе родителей, которые боялись повредить своей дочери.
Одного из пациентов также спросили, дает ли он благословение своей дочери на свадьбу с ее молодым человеком. Мужчина дал отрицательный ответ.
Исследователи утверждают, что результаты опроса нуждаются в дальнейшей проверке, а сам нейроинтерфейс необходимо тестировать и улучшать его работу. Тем не менее, ученые считают, что технология поможет наладить общение с полностью парализованными пациентами, что позволит улучшить их качество жизни и усилить их социализацию.
DOI: 10.1371/journal.pbio.1002593
