В медицине, к сожалению, встречаются очень тяжелые случаи паралича, когда человек находится в сознании, но не может ни двигаться, ни говорить. У пациентов такого рода полностью отсутствует возможность общаться, они могут лишь мыслить. Причем как раз ум таких людей в большинстве случаев ясен, люди осознают свое положение и ситуацию. Сейчас ученые разработали имплантат для мозга человека, который позволяет парализованным пациентам общаться посредством компьютера. Мысли человека преобразуются в слова и целые предложения. В этом случае пациентам не нужно посредничество врача.
«Это первая в мире имплантируемая система, которая работает без необходимости ассистирования со стороны врачей», — говорит нейробиолог и руководитель проекта Ник Рэмзи (Nick Ramsay) из Медицинской школы Утрехского университета. Имплантат на днях был испытан в клинических условиях. Первым человеком, получившим такую систему, стала Ханнеке де Бруижне (Hanneke de Bruijne). В 2008 году ей диагностировали боковой амиотрофический склероз (БАС), и сейчас она полностью парализована.
БАС — 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. Характеризуется прогрессирующим поражением двигательных нейронов, сопровождаемым параличом (парезом) конечностей и атрофией мышц.
У пациентки еще осталась возможность управлять мышцами глазных яблок, то есть, совершать движения глазами. Во время встречи с автором проекта она сохраняла эту способность и дышала самостоятельно, без системы искусственных легких. Спустя два года способность дышать была ею утрачена, так что жизнь ей сохраняет аппарат искусственного дыхания. Тем не менее, мышцы глаз еще работают, хотя и это лишь временно. Не так давно пациентке установили систему коммуникации, которая работает, отслеживая движения ее глаз.
Ник Рэмзи решил разработать систему, функционирование которой не зависит от движения глаз пациентов или любой другой двигательной активности. Например, Стивен Хокинг, также пораженный боковым амиотрофическим склерозом, работает с аппаратом, который отслеживает движения мышц его щеки.
Такой системой, по словам специалиста, может быть только устройство, которое способно отслеживать электрическую активность мозга. Руководитель проекта говорит о таком аппарате, как о системе, которая читает мысли. В общем-то, можно сказать и так. Различные имплантаты, считывающие активность клеток мозга, существуют уже давно. Например, именно такие системы используются для создания бионических протезов, которые заменяют людям их собственные конечности.
Но здесь речь идет об устройстве, которое должно помогать пациенту не совершать движения протезом, а демонстрировать свои мысли. Причем Рэмзи с коллегами сразу решили создавать систему, которая могла бы работать не только в клинических условиях, но и дома, без чьей-либо помощи. Основной рабочий элемент такой системы — имплантат, который хирургическим путем вживляется в мозг человека. У этой части компьютерной системы есть два электрода. Они вживляются в ту область коры головного мозга, которая осуществляет контроль движений человека. Точная установка электродов критически важна. Один из них размещается в той части коры мозга, что отвечает за движения правой руки. А второй — в область, активизирующуюся только тогда, когда человек начинает обратный отсчет.
Эти электроды соединены с передатчиком, имплантированном в плечо пациентки. Он передает данные на компьютер, расположенный перед пациенткой, которая имеет возможность следить за всем, что происходит на экране.
Когда пациентка смотрит на дисплей, она видит виртуальный квадрат, перемещающийся по буквам. Как только квадрат проходит по букве, которая ей нужна, женщина мысленно представляет собой движение правой руки, нажимающую на эту букву. Мозг ее вполне способен генерировать сигнал, который в обычной ситуации подается в мышцы руки. Этот электрический сигнал улавливается передатчиком и отправляется на компьютер. Буква, отмеченная пациенткой, выделяется. Из букв формируются слова, из слов — предложения. Система почти не допускает ошибок, ее точность составляет около 95%.
«Использование такой системы — это медленный процесс. Написание слова может занять несколько минут. Но пациентка тренируется, и работа идет быстрее», — заявил один из участников исследования. Он также добавил, что раньше женщине приходилось выбирать букву около 50 секунд. Сейчас на это у нее уходит всего 20 секунд.
Эта система, по словам ее разработчиков, гораздо надежнее прежней, которая считывала движения глаз. Дело в том, что при ярком солнечном свете датчик не работает, и парализованная женщина теряет возможность общаться. А вот новая система работает при любом освещении.
«Сейчас я могу общаться и вне дома, когда моя система отслеживания движения глаз не работает. Я чувствую себя более независимой и уверенной в себе, когда нахожусь на улице», — говорит Бруижне.
Конечно, системе требуется пройти еще много испытаний, прежде, чем ее одобрят и разработчики смогут предоставить ее другим людям. Кроме того, авторы проекта собираются добавить количество электродов и усовершенствовать обработку сигналов системой. Это, по их словам, позволит ускорить процесс общения.
Результаты свой работы ученые изложили в New England Journal of Medicine.
via geektimes
