Устройство, позволяющее «читать» мысли полностью парализованного человека
Этот удивительный результат опровергает мою собственную теорию о том, что полностью парализованные люди с «синдромом запертого человека» в принципе не способны общаться с внешним миром. Наши опыты показали, что все четыре добровольца могли отвечать на личные вопросы, которые мы им задавали, используя только силу мысли. Если эти результаты удастся повторить, то мы сможем вернуть дар речи людям, страдающим от дисфункции двигательных нейронов», — рассказывает Нильс Бирбаумер (Niels Bierbaumer) из университета Тюбингена (Германия).
Так называемый «синдром запертого человека» является конечным продуктом развития определенных нейродегенеративных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС), «болезнь Стивена Хокинга», а также результатом различных травм мозга, отравлений или передозировки лекарств. При его развитии человек словно теряет контроль над мышцами и перестаёт контролировать дыхание из-за повреждения двигательных нейронов в головном и спинном мозге.
В целом симптомы «синдрома запертого человека» напоминают то, что происходит с телом и мозгом людей в коме и вегетативном состоянии, из-за чего многие нейрофизиологи, в том числе и сам Бирбаумер, считали, что парализованные люди в принципе не способны вести мыслительную деятельность, ставить перед собой задачи и решать их.
Экспериментируя с четырьмя добровольцами на последних стадиях развития БАС, Бирбаумер и его коллеги пытались понять, можно ли наладить с ними связь, используя так называемые нейрочипы и интерфейсы «мозг-компьютер» — системы, напрямую считывающие сигналы мозга и преобразующие их в понятный компьютеру язык.
Ученые использовали два прибора — магнитно-резонансный томограф, наблюдавший за работой разных отделов коры и глубинных слоев мозга, и инфракрасный спектроскоп. Этот относительно новый научный прибор позволяет следить за уровнем активности отдельных групп нервных клеток по тому, как много кислорода они потребляют.
Как объясняют ученые, тело человека в целом прозрачно для теплового излучения на длинах волн в 700−900 нанометров, однако гемоглобин, главный переносчик кислорода в нашей крови, поглощает его. Соответственно, чем больше кислорода потребляет клетка и чем больше получает его от эритроцитов, тем «темнее» будет она для данного устройства.
Несколько лет назад другая группа ученых, наблюдая за работой мозга здоровых людей, выяснила, что при ответах на несложные вопросы концентрация гемоглобина меняется предсказуемым образом: при ответе «да» его доля в мозге повышается, а при ответе «нет» — остается такой же или падает. Руководствуясь этой идеей, ученые создали программу, которая переводила подобные сигналы в ответы «да» и «нет».
Проверка работы этой системы превзошла все ожидания ученых — четыре паралитика, принявших участие в эксперименте с согласия их опекунов, узнавали своих жен и мужей, родственников, отвечали на вопросы о своей личной жизни, а один из мужчин даже запретил дочери выйти замуж за ее бойфренда Марио.
Больше всего ученых удивило то, что участники опытов были в целом довольны тем, что они продолжают свое существование, несмотря на то, что жизнь многих из них приходилось поддерживать при помощи систем искусственной вентиляции легких.
Подтверждение того, что даже люди в подобном «запертом» состоянии продолжают хотеть жить и общаться с себе подобными, как считает Бирбаумер, ускорит исследования в этой области и приведет к развитию полноценных синтезаторов речи и устройств, которые помогут таким пациентам двигаться самостоятельно.
Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Biology.