Мозговой имплант дал полностью парализованному мужчине возможность общаться

Полностью парализованный из-за бокового амиотрофического склероза мужчина получил возможность общаться с помощью мозгового импланта. Спустя три недели тренировок пациент смог впервые "заговорить" — попросил сиделку перевернуть его, а затем рассказал, что хочет съесть, какую музыку послушать и как любит своего сына. Хотя пока скорость набора текста остается низкой, около буквы в минуту, разработчики импланта надеются в будущем ускорить процесс, а также найти способ сделать технологию неинвазивной - имплант, по всей видимости, придется периодически менять, что опасно для жизни пациента.

Боковой амиотрофический склероз - неизлечимое неврологическое заболевание, которое на финальных стадиях приводит к полному параличу. В этом состоянии человек может продолжать жить с помощью искусственной вентиляции легких и искусственного питания, но общаться для него становится практически невозможно. Знаменитый физик Стивен Хокинг, страдавший от БАС, общался с помощью синтезатора речи, на который подавал команды, используя мышцу щеки. Однако при параличе всех мышц такой способ уже не применить.

Немецкие ученые из Тюбингенского университета смогли с помощью нейроимпланта дать возможность общаться полностью парализованному пациенту с БАС. Подробности они изложили в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Первый подобный эксперимент другая группа ученых поставила в 2016 году, установив женщине с БАС имплант, распознававший ее попытки пошевелить рукой.

Также у пациентки на тот момент еще сохранился минимальный контроль над некоторыми мышцами глаз и рта. Однако было неясно, способен ли мозг, полностью утративший контроль над телом, достаточно последовательно сигнализировать о намеренных движениях, чтобы обеспечить полноценное общение.

Участником нового исследования стал 36-летний мужчина с БАС. Он начал сотрудничать с исследователями в 2018 году, когда еще мог двигать глазами. Мужчина хотел получить имплант, чтобы поддерживать связь с женой и маленьким сыном.

Ученые имплантировали два маленьких массива электродов в области мозга, контролирующие движения. Исследователи рассчитывали, что сигналы, полученные при попытках пошевелить руками, ногами, головой и глазами удастся использовать для общения, но первые месяцы пациент даже не мог с их помощью отвечать "да" или "нет" на вопросы.

Тогда ученые опробовали технологию нейрофидбэка - формы обучения, при которой можно измерить и установить электрическую активность мозга, а затем научиться контролировать ее, в реальном времени получая информацию о том, удается ли это делать. В случае с пациентом использовался звуковой сигнал, который становился выше, если электрическая активность вблизи импланта усиливалась, и ниже - если ослабевала. В первый же день пациент сумел управлять высотой сигнала, а к 12-му дню научился доводить сигнал до той высоты, о которой просили исследователи.

Далее он смог с помощью высоты сигнала отвечать "да" и "нет" на предлагаемые сочетания букв и на отдельные буквы. А через три недели изложил свою первую просьбу - чтобы сиделки его переложили.

В течение следующего года пациент с помощью синтезатора речи составил десятки предложений, включая "Я бы хотел послушать альбом Tool громко", "Суп-гуляш и гороховый суп", "Я люблю своего крутого сына" и даже попросил пива.

Некоторые из предложений содержали инструкции: "Мама массаж головы" и "Все должны почаще наносить гель на мои глаза". Скорость набора, однако, до сих пор остается низкой - около символа в минуту.

"Я сам не мог поверить, что такое возможно", - признается инженер-биомедик Уджвал Чадхари, работавший в то время в Тюбингенском университете.

Как пациент объяснил команде, он управлял высотой сигнала, пытаясь двигать глазами, но удавалось это не всегда. Только в 107 днях исследования из 135 он смог делать это с 80% точностью, и только в 44 дня из них он сумел произнести внятное предложение. Почему именно пациент не справлялся с управлением, неясно - возможно, дело было в слишком слабых сигналах мозга, и систему их декодирования не удавалось откалибровать должным образом.

На данном этапе технология также слишком сложна для пациентов и их семей, признают исследователи. По словам доктора Чадхари, очень важно сделать ее более удобной для пользователя и ускорить связь. Но пока для родных пациента и имеющиеся возможности - уже счастье.

"У вас есть два варианта: отсутствие общения или общение со скоростью один символ в минуту, - говорит Чадхари. - Что вы выберете?"

Спустя три года после имплантации электродов ответы пациента стали значительно медленнее и часто их невозможно понять, добавляют ученые. Скорее всего, это связано с техническими проблемами, но заменять электроды сейчас слишком опасно - в больнице пациент может столкнуться с инфекциями, которые могут оказаться для него смертельны.

В настоящее время команда изучает неинвазивные методы, которые ранее хорошо себя показали на добровольцах без паралича.