Технология управления компьютером, используя только ваши мысли, существовала на протяжении десятилетий, Тем не менее мы добились ограниченного прогресса в использовании его по своей первоначальной цели: помогать людям с тяжелыми формами инвалидности общаться. До сих пор это так. Новое исследование показало, что альтернативная технология взаимодействия с мозгом и компьютером может помочь людям с синдромом «запертого синдрома» говорить с внешним миром. Это даже позволило страдальцам сообщать, что они счастливы, несмотря на состояние.

Заключительные стадии дегенеративного состояния, известные как боковой амиотрофический склероз (ALS) или моторных нейронов, оставляет пациентов в полном запертом состоянии. В конце концов, они не могут перемещать какую-либо часть своих тел, даже не глаза, хотя их мозг остается незатронутым. Но ученые изо всех сил пытались использовать технологию интерфейса «мозг-компьютер», которая измеряет электрическую активность в мозге, чтобы помочь им общаться.

Одной из причин этого является то, что до сих пор неясно, насколько эти обычные системы интерфейса мозг-компьютер полагаются на электрические сигналы, которые генерируются движением глазных мышц. Один больной ALS, который использовал интерфейс «мозг-компьютер», когда она все еще могла двигать глазами потеряла способность общаться через технологию после полной блокировки. Это показало, что большая часть электрической активности, записанной компьютером, была связана с непроизвольными движениями глаз, которые возникали, когда она думала о чем-то, а не о самих мыслях.

Контроль кислорода

Чтобы преодолеть эту проблему, международная группа исследователей использовала другой способ обнаружения нейронной активности, который измеряет изменения количества кислорода в мозге, а не электрические сигналы. Исследование, опубликованное в PLoS Biology, включал метод, известный как функциональная ближне-инфракрасная спектроскопия, который использует свет для измерения изменений уровня кислорода в крови. Поскольку области мозга, которые наиболее активны в любой момент времени, потребляют больше кислорода, это означает, что вы можете обнаружить закономерности активности мозга из-за колебаний кислорода.

Этот метод не так чувствителен к мышечным движениям, как системы электроэнцефалографии (ЭЭГ), используемые для измерения электрической активности. Это означает, что новый метод может использоваться, чтобы помочь больным ALS обмениваться как до, так и после того, как они теряют всю свою способность двигаться, потому что чаще всего регистрирует активность мозга, связанную с мыслями.

В исследовании участвовали четыре пациента, страдающие БАС, три из которых не смогли надежно общаться со своими опекунами с 2014 (последний с раннего 2015). Используя новую технологию интерфейса для мозгового компьютера, они смогли надежно общаться со своими опекунами и семьями в течение нескольких месяцев. Это первый случай, когда это возможно для запертых пациентов.

Волонтерам задавали личные и общие вопросы с известными ответами «да» или «нет». Интерфейс «мозг-компьютер» правильно воспринял их ответы 70% времени, что, по мнению исследователей, было достаточно, чтобы показать, что они не просто записывали правильный ответ случайно. Подобные эксперименты с использованием ЭЭГ не превзошли этот порог случайного уровня.

Пациенты также смогли сообщить свои чувства об их состоянии, и все четверо из них неоднократно ответили «да», когда их спросили, были ли они счастливы в течение нескольких недель. Одного пациента даже спросили, согласится ли он, чтобы его дочь вышла замуж за своего бойфренда. К сожалению для пары, он сказал нет. Волонтеры продолжали использовать систему дома после окончания исследования.

Новаторские исследования

Как я знаю из моих собственных исследований, работа с полностью запертыми пациентами требует много тяжелой работы. В частности, вы не можете точно знать, понял ли пользователь, как мы хотим, чтобы они дали ответ, который мы можем попытаться обнаружить. Если система, которая ранее использовалась для записи мозговой активности работоспособных пользователей, не работает с запертыми пациентами, обычно считается, что человек, а не машина, виноват, что может не быть случай. Более того, усиливается давление на исследователей - от семьи пациента и от самих себя - для реализации мечты найти способ общения с добровольцами.

Эти проблемы подчеркивают, что является значительным достижением нового исследования. Это новаторская часть исследований, которая может стать новым путем для развития лучшей технологии интерфейса мозга. Несмотря на то, что система до сих пор позволяет фиксированным пациентам давать ответы «да» или «нет», она уже представляет собой значительное улучшение качества жизни.

Первая система управления мозгом и компьютером была разработана для того, чтобы отключить (хотя и не заблокированные) пользователей, чтобы произносить слова и таким образом передавать любое сообщение, которое они хотели, по общему признанию, через медленный и длительный процесс, Поэтому можно с уверенностью предположить, что новая технология - это всего лишь первый шаг к более сложным системам, которые позволят бесплатную двустороннюю связь, не основанную на простых вопросах.

Возможно, что более важно, технология уже восстановила коммуникационные возможности четырех человек, которые были немыми годами. Представьте себе, как эти пациенты и их семьи должны были почувствовать себя, когда они наконец смогли «говорить» снова. Несмотря на проблемы в исследовании интерфейса мозга и компьютера, результаты, подобные этому, заставляют нас продолжать.

Об авторе

Ана Матран-Фернандес, аспирант, Университет Эссекса

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon