Невролог вживил себе в мозг электроды в целях создания голосового нейроинтерфейса для парализованных людей

Филипп Кеннеди был первым неврологом, который вживил электроды в мозг парализованного человека и дал ему возможность двигать курсор по экрану компьютера и набирать тексты. Кеннеди изучал возможности мозга, имплантировал электроды приматам, но в итоге Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) лишило его финансирования и запретило эксперименты над людьми.

Чтобы убедить власти продолжить исследования, 68-летний невролог и изобретатель заплатил 25 тысяч долларов хирургу в Центральной Америке за вживление ему электродов в мозг и установки соединения между моторной корой и компьютером.

Доктор Филипп Кеннеди

В конце 1980-х и начале 1990-х Филипп Кеннеди с группой учёных начал работу над созданием нейро-компьютерного интерфейса. Он использовал электроды, чтобы имплантировать их в кору головного мозга обезьян. В 1998 году он провёл эксперимент на людях: он имплантировал человеко-компьютерный интерфейс в пациента Джонни Рэя, потерявшего подвижность после инсульта. Рэй научился двигать курсором и таким образом общаться, с имплантантами он прожил четыре года. Кеннеди иногда называют «отцом киборгов».

Последней целью Кеннеди было создание голосового декодера — программного обеспечения, которое может переводить сигналы мозга, проходящие при мысленном представлении речи, в речь. FDA прекратило финансирование его экспериментов в клинике Neural Signals и запретило проводить исследования на людях из-за потенциальной опасности операций.

Чтобы убедить власти в необходимости продолжения исследований, Кеннеди отправился к хирургу в Центральную Америку. Там ему имплантировали электроды в моторную кору мозга. «Это исследование длилось 29 лет и зашло настолько далеко, что я лучше умру, чем не продолжу его», — рассказывал врач.

После операции Кеннеди снял данные во время громкого повторения 29 звуков. Позже он представлял эти звуки, но не произносил их. Так он определил соответствие работы мозга как во время произношения, так и во время представления произношения. Эксперимент открывает новые возможности для общения парализованных людей, и Кеннеди надеется, что FDA возобновит финансирование.

Мозг Кеннеди во время операции

В 1980-х Филипп Кеннеди запатентовал инновационный тип электродов, состоящий из пары золотых проводов в стеклянном конусе. Это устройство позволяло нейронам «врастать» в него. До 1996 года его команда экспериментировала на животных, а в 1996 FDA разрешила имплантировать электроды в мозг пациента с синдромом «запертого человека». Первым добровольцем была мать двоих детей по имени Марджери с боковым амиотрофическим склерозом. Она смогла с помощью мысли включать и выключать выключатель. Заболевание Марджери прогрессировало быстро, всего через 76 дней она умерла.

Вторым пациентом-человеком стал Джонни Рэй, 53-летний ветеран Вьетнамской войны. Он очнулся после комы, но не смог двигать ничем, кроме зрачков. Человеко-компьютерный интерфейс помог Рэю двигать курсором — так можно выбирать буквы из меню на виртуальной клавиатуре, имея хоть какую-то возможность сказать что-то окружающим. Пациент прожил четыре года после операции.

В 2004 году Кеннеди вживил электроды Эрику Рэмси. После автокатастрофы, которая случилась с Рэмси после его шестнадцатилетия, он имел синдром «запертого человека». Программное обеспечение, созданное командой Кеннеди, понимало несколько звуков, которые представлял пациент, что позволяло ему «произносить» несколько простых слов.

FDA после этого отменило разрешение на использование устройств в живых пациентах. Администрация задавала вопросы на тему безопасности этих операций, в том числе на тему фактора роста — соединений, которые побуждали нейроны «врастать» в электроды. Филипп Кеннеди не смог предоставить нужные Администрации данные. Исследователь не смог смириться с этим решением FDA.

«Запертые» люди не могут общаться, иногда они способны только двигать зрачками и моргать, а иногда — проговаривать что-то невнятное, и эти факторы добавляют лишнюю переменную в эксперимент. Кеннеди был нужен доброволец, который может говорить, чтобы исследовать работу нейронов в его речи.

В течение года врач искал человека с боковым амиотрофическим склерозом, который бы согласился на очередную рискованную операцию. «Я не мог никого найти. Я долго размышлял и в конце концов решил провести эксперимент на себе», — рассказывает Кеннеди. И в июне 2014 года он оказался в городском госпитале Белиза, в главном городе одноимённого государства в Центральной Америке. К этому путешествию он подготовил электроды, которые нейрохирург вживил в его моторную кору, выбрал точки для контакта, отложил достаточно денег для проживания в этом городе в течение нескольких месяцев, если операция пройдёт не по плану.

После первой операции Кеннеди потерял речь — он не мог ответить ничего хирургам, которые задавали ему вопросы. Врачи позже объяснили, что из-за кровяного давления во время двенадцатичасовой операции мозг набух, что првело к временному параличу. «Мне не было страшно. Я знал, что происходит. Ведь я продумал операцию», — комментирует учёный. Вторая операция продлилась десять часов, электроды были имплантировали в его мозг.

Некоторые исследователи считают подобные эксперименты неэтичными или неразумными. Но были случаи, когда подобное самопожертвование в целях науки себя оправдывало. В 1984 году Барри Маршалл выпил культуру бактерии Helicobacter pylori, чтобы доказать, что она вызывает язву и рак желудка. Его предположение об этом было вызвано насмешками в научном сообществе. С помощью эксперимента, в результате которого у Маршалла развились желудочный дискомфорт, тошнота, рвота и специфический запах изо рта, он доказал свою теорию и получил в 2005 году Нобелевскую премию.

После возвращения в штат Джорджия Кеннеди начал снимать данные с мозга в своей речевой лаборатории, он снимал данные с нейронов во время произношения звуков и во время мысленного их повторения. Затем он проделал то же самое, произнося 290 коротких слов и фраз, включая «Hello, World». Результаты экспериментов врач назвал обнадёживающими. Он обнаружил, что разные комбинации 65 нейронов работали одинаково во время произношения слов и их мысленного повторения — а это ключ к разработке речевого преобразователя.

Кеннеди надеялся прожить с имплантами несколько лет, но ему пришлось после нескольких недель сбора данных обратиться в местный госпиталь в Джорджии и перенести ещё одну операцию — на этот раз по удалению электродов. Счёт составил 94 тысячи долларов, из них 15 тысяч оплатила страховая компания.