Нейрочип, позволяющий читать мысли парализованных людей

Первые попытки ученых были более 20 лет назад. Этой темой начал заниматься профессор Грегуар Куртин с фондом Кристофера Рива. Он создал команду из нейробиологов, хирургов, физиотерапевтов и инженеров, которые пытались решить проблему. Результаты экспериментов успешно провели на мышах и обезьянах. Но в связи со смертью Кристофера Рива, исследования затянулись. И лишь совсем недавно швейцарцы отпраздновали успех.

Опыт проводился на двух макаках, у которых был частично перерзан спинной мозг. Одна обезьяна с парализовано правой ногой научилась ходить за 6 дней, другая за две недели.

Со временем, ученые доработали технологии, которые можно было использовать для реабилитации людей. И в настоящее время швейцарским нейрофизиологам удалось изобрести устройство, дающее возможность понимать мысли и желания людей, скованных после ДТП или тяжелых болезней.

Ученые долгое время пытались помочь людям с «синдромом изоляции», доказывая, что пациенты все так же могут мыслить. Это заболевание представляет собой заключительный этап развития медленно прогрессирующих нейродегенеративных заболеваний. Примером могут стать такие заболевания нервной системы как, болезнь Альцгеймера, Кортикобазальная дегенерация, «болезнь Лу Герига», в следствие травмирования мозга, интоксикации, а также злоупотребление препаратами.

В то время как болезнь прогрессирует, больной как будто теряет себя, испытывает трудность в передвижении, частые судороги в области рук и ног. Завершающим этапом становится трудность глотать и дышать, и говорить.

Известный немецкий невролог Нильс Бирбаумер из Германии с группой специалистов провел эксперимент, в качестве объектов выступили четыре пациента имеющие диагноз БАС, находящиеся на том этапе, когда затрудняется возможность дышать. Цель этого исследования: понять и доказать, что люди с таким заболеванием имеют возможность мыслить и помочь им общаться с окружающим миром. Благодаря нейрочипу и мозговому интерфейсу —технология, с помощью которой мозг передает информацию на компьютер, а он в свою очередь преобразует данные в понятный компьютеру язык.

В эксперименте специалисты применили магнитно-резонансный томограф для отслеживания работы мозга, и инфракрасный спектроскоп, дающий возможность контролировать активность нервных клеток и количество потребляемого ими кислорода.

После долгого изучения человеческого тела, ученые пришли к выводу, что наше тело имеет прозрачность, которая способна пропускать тепловое излучение, варьирующееся в среднем 800 нанометров, которые как раз и потребляет гемоглобин. Следовательно, прибор показывает наиболее темный цвет, если клетка получает от эритроцитов наибольшее количество кислорода.

Группа ученых выяснила, что при наблюдении за работой мозга у здоровых людей есть некие особенности реакции мозга на простые вопросы. Дело в том, что концентрация выброса гемоглобина меняется в зависимости от ответа «да»/ «нет». При положительном ответе доля увеличивается, пятно приобретает цвет ближе к красному. А при отрицательном ответе не изменяется или снижается, то есть становится сине-зеленым. Нильс Бирбаумер с группой ученных опирались именно на эту идею, и разработали специальную программу, которая подобные сигналы могла переводить в ответы «да» и «нет».

Данный эксперимент провели на четырех парализованных людях разного пола, опекуны которых были согласны. Результаты ученых поразили. Потому что с помощью разработанной программы участникам эксперимента корректно удавалось отвечать на вопросы, узнавать своих близких людей, пытаться поговорить с родственниками. Сигналы, полученные с помощью программы, помогли парализованным людям поговорить, чему собственно они были очень довольны. Важен тот факт, что многие из участников находились на искусственной вентиляции легких, что доказывало невероятность и уникальность данной разработки.

Результаты эксперимента смогли подтвердить то, что даже в парализованном состоянии человеку хочется общаться с людьми, у них есть желание и надежда на восстановление.

Ученые утверждают, что эксперимент доказывает, что дальнейшее изучение и развитие поможет развить полноценное формирование речевого сигнала по определенным параметрам, а также устройств, которые смогут помочь парализованным людям учиться двигаться самостоятельно.
Рассмотрим еще один пример американских ученых из Баттельской исследовательской организации, которая несколько лет назад смогла совершить открытие в области лечения парализованного человека.

В 2010 году молодой человек по имени Ян Бурхарт в результате несчастного случая оказался прикованным к инвалидному креслу. Он не был инвалидом с рождения, и хотел вновь научиться управлять своим телом, именно поэтому он согласился на операцию, которая была экспериментом.

В американском медицинском центре в штате Огайо Яну Бурхарту была проведена операция по имплантации специального чипа в мозг, который разработали ученые. В течение пары недель Яну требовалось на экране монитора научиться управлять и шевелить виртуально рукой. В его главные задачи входило умение сосредоточиться мысленно, чтобы суметь выполнить определенное действие. Тренировка прошла успешно.

После тренировочной программы на компьютере, Яна начали подключать к специальным устройствам. На руку был надет специальный браслет, стимулирующий мышцы руки с помощью электродов. А имплантированный чип в голове подсоединили к специальному устройству проводами, позволяющими подавать от импульсов мозга в машину определенные сигналы, которые преобразовывались в самой машине, и уже затем направлялись сигналами в браслеты. На картинке наглядно виден сам процесс. После различных попыток, Яну начало удаваться разжимать пальцы на руке. Затем он смог самостоятельно двигать запястье руки, поднимать и опускать его.

Достижениями этого эксперимента стало то, что Ян смог ранее парализованной рукой подержать ложку в руке. Это стало удивительным достижением в медицине и науке.

Благодаря этому, ученые продолжают свои исследования и эксперименты, для того, чтобы в будущем помочь парализованным людям полноценно научиться работать своими конечностями.
Безусловно, технологии нужно дорабатывать, скорость передачи информации должна быть очень высокой, чтобы человек мог управлять своими движениями в режиме реального времени, а не зависал. А устройство должно быть миниатюрным и надежным.

По мнению профессора Грегуара Куртина, такие технологии в биоэлектронном лечении, которые помогут парализованным людям вернуться к полноценной жизни, будут доступны к 2020 году. Но уже сейчас такие разработки открывают большие возможности и дают надежду миллионам людей на самостоятельное движение и помощь в синтезировании их речи.