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.
