Мужчина с боковым амиотрофическим склерозом, который был полностью парализован и неспособен произвольно открывать глаза и управлять их движением (синдром «полностью запертого человека»), смог складывать слова и фразы для общения со средней скоростью около одного символа в минуту. Это стало возможным благодаря использованию инвазивного нейроинтерфейса, который опирался на слуховую модальность, а не движения глаз, которое в данном случае невозможны. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Пациенты с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) страдают прогрессирующим параличом мышц. По мере прогрессирования заболевания человек теряет способность дышать из-за паралича диафрагмы. При переходе на искусственную вентиляцию легких и параличе лицевых мышц больные в большинстве случаев больше не могут говорить, и у них может отмечаться синдром «запертого человека», при котором пациент не может двигаться и говорить, но остается в сознании с незатронутыми эмоциями и мышлением. Также у таких больных могут сохраняться управление движениями глаз, моргание и способность направлять и фиксировать взгляд. Используя этот неутраченный контроль над движением глаз, связь пациента с внешним миром обычно удается успешно обеспечить с помощью инвазивных и неинвазивных нейроинтерфейсов. Но как только больной утрачивает контроль над движением глаз и больше не может произвольно их открывать, никакие вспомогательные средства больше не могут помочь ему оставаться на связи с внешним миром (это состояние называют синдромом «полностью запертого человека»).
Чтобы восстановить связь с внешним миром для 34-летнего пациента, который больше не может контролировать движение глаз и направлять взгляд, а значит, и использовать айтрекер для общения, Йонас Циммерманн (Jonas Zimmermann) из Центра био- и нейроинженерии имени Висса в Женеве и коллеги имплантировали в моторную кору мужчины две матрицы из 64 микроэлектродов. Через сутки после имплантации исследователи попытались установить с пациентом связь. Сначала его попросили использовать ранее эффективный способ ответов «да» и «нет» с помощью движения глаз, а ученые в этот момент пытались обнаружить разницу в мозговой активности, сопровождавшую соответствующее ответу движение глаз или его отсутствие. Но никакой разницы в частоте наблюдаемой активности обнаружить не удалось.
На восемьдесят шестой день после имплантации ученые решили для взаимодействия с пациентом использовать биологическую обратную связь слуховой модальности. Для этого пациент научился сопоставлять частоту нейронной активности с частотой звуковой обратной связи, а затем удерживать в течение 250 миллисекунд тон обратной связи в заданном диапазоне от 120 до 480 Гц. Удержание тона обратной связи на верхнем или нижнем конце диапазона в течение 250 миллисекунд интерпретировалось как ответ «да» или «нет» — соответственно, что пациенту удавалось с высокой точностью (р<0,01). Таким образом, пациент модулировал частоту возбуждения нейронов на основе звуковой обратной связи, и, начиная со сто шестого дня, он мог использовать этот метод, чтобы выбирать буквы по одной, а далее складывать из них слова и фразы, и так сообщать о своих потребностях и переживаниях.
