Мозг заговорил

Медики научились «читать мысли» паралитиков с помощью микроэлектродов, помещаемых под черепную коробку. Пока качество понимания не слишком высоко, а набор слов ограничен, однако исследователи уверены в возможности улучшения технологии и практическом внедрении изобретения уже через несколько лет.

Научить человека «говорить силой мысли» — задача не экстрасенсов, а ученых. Конечная цель исследований по визуализации или сонификации (преобразовании в звуковую форму, от лат. sonos

Одна из ступеней к достижению этой цели пройдена:

группа ученых из Университета Юты научилась «переводить» сигналы мозга с помощью двух сетей из 16 микроэлектродов, внедренных под череп человека над его мозгом.

Соответствующая работа опубликована в Journal of Neural Engineering .

«У нас получилось раскодировать слова, используя только сигналы головного мозга, улавливаемые специально сконструированным устройством», — отметил Брэдли Грегер, профессор биоинженерии, руководивший работой.

Ученые признают, что технология нуждается в доработке перед тем, как начнутся клинические испытания. В частности, необходимость введения электродов под череп усложняет применение процедуры. Первыми «клиентами» устройства станут люди, страдающие так называемым синдромом окружения, вызванного повреждением ствола головного мозга, когда больной находится в сознании, но не может говорить и двигаться, кроме как моргать глазами и поднимать их вверх, что позволяет ему реагировать на происходящее вокруг него.

Используемые в опыте электроды microECoGs — новый тип устройств, которые не нужно погружать в мозг для исследования. Они представляют собой уменьшенный вариант электродов для электрокортикографии — метода функционального исследования коры больших полушарий мозга, заключающегося в регистрации биопотенциалов с помощью электродов, размещенных непосредственно на поверхности коры.

Сначала эти электроды применялись для лечения сложных эпилептических припадков. Процедура представляла собой временной удаление части черепной коробки и помещение кремниевой подложки с электродами на мозг. От нескольких дней до недель электроды регистрировали электрическую активность мозга, медики «видели» центры, ответственные за припадки, и удаляли их хирургическим путем. Один из участников такой операции стал добровольцем для дальнейших опытов и исследований.

В прошлом году Грегер и его коллеги обнаружили, что электроды microECoG способны «читать» сигналы мозга, контролирующие движения рук. Так началось новое исследование по «чтению мыслей».

С помощью микроэлектродов компьютер «считывал» мысли больного, когда тот последовательно прочитывал про себя 10 слов: «да», «нет», «горячо», «холодно», «голоден», «испытываю жажду», «привет», «до свидания», «больше», «меньше».

Эти слова были выбраны как наиболее нужные для общения парализованного человека с внешним миром.

В ходе повторных экспериментов они попытались понять, какие сигналы мозга отвечают за каждое конкретное слово. Так, сравнивая сигналы мозга от слов попарно, например, «да» и «нет», медикам удалось правильно понять слово в 76—90% случаев.

Однако попытка совместно распознавать все 10 слов была не такой удачной: вероятность правильного понимания составила лишь 28—48%. Это лучше, чем вероятностный показатель (очевидно, равный 10 %), но недостаточно, чтобы поддерживать реальный диалог с парализованным пациентом. Однако медики считают, что они на правильном пути. Текущая задача — улучшить точность восприятия сигналов и включить в «словарь» больше слов.

Следует отметить, что на данном этапе «чтение мыслей» не более, а даже менее эффективно, чем «обычные» методы общения с паралитиками. Обездвиженные в результате инсульта, травмы или бокового амиотрофического склероза (гибели моторных нейронов спинного мозга) способны моргать глазами, что позволяет им четко отвечать «да» или «нет» на вопросы. В отдельных случаях они способны на слабые движения рукой, достаточные для выбора слова из списка.

«Мы не утверждаем, что проблема окончательно решена и мы все можем оставить работу и идти отдыхать.

Мы лишь показали, что этот механизм работает и нам нужно усовершенствовать его так, чтобы люди с синдромом окружения смогли снова общаться с внешним миром», — признает Грегер.

Уже сейчас медики приступили к следующему шагу исследований — опытам с более крупными сетями микроэлектродов. Новая система содержит 121 электрод — сетка 11 на 11 фрагментов. Более детальная сеть поможет регистрировать больше сигналов мозга. Ученые надеются, что так получится «понять» больше слов и сделать это более точно.