Transplantace mozku umožňuje ochrnutému pacientovi komunikovat

V roce 2020 Ujwal Choudhury, biomedicínský inženýr na univerzitě v Tübingenu a ve Wyssově centru pro bioinženýrství a neurovědu v Ženevě, s úžasem sledoval svůj počítač jako experiment, který roky odhaloval. Čtyřiatřicetiletý ochrnutý muž ležel v laboratoři na zádech, hlavu měl připojenou kabelem k počítači. Syntetický zvuk vyslovovaný německými písmeny: „E, A, D …“

Pacientovi byla před několika lety diagnostikována amyotrofická laterální skleróza, která vede k progresivní degeneraci mozkových buněk zapojených do pohybu. Muž ztratil schopnost hýbat i očními bulvami a byl zcela neschopný komunikovat; Z lékařského hlediska byl v úplném uvěznění.

Nebo to tak vypadalo. Prostřednictvím experimentu doktora Chowdhuryho se muž naučil vybírat – ne přímo očima, ale tím, že si představoval, jak se jeho oči pohybují – jednotlivá písmena z nepřetržitého toku, který počítač mluvil nahlas. Doslova pomocí pečlivého dopisu, zhruba každou minutu, vymýšlel slova a věty.

„Wegen essen da wird ich erst mal des curry mit kartoffeln haben und dann bologna und dann gefuellte und dann kartoffeln suppe,“ napsal v jednu chvíli: „K jídlu si chci dát bramborové kari a pak boloňskou a bramborovou polévku.“

Dr. Chaudhry a jeho kolegové byli ohromeni. „Nemohl jsem uvěřit, že je to možné,“ vzpomíná Dr. Chaudhry, nyní výkonný ředitel ALS Voice gGmbH, německé neurobiotechnologické společnosti, která již s pacientem nepracuje.

studovat, Publikováno v úterý Poskytuje první příklad pacienta ve zcela uzavřeném stavu, který je v dlouhodobém kontaktu s vnějším světem, řekl Nature Communications Niels Bierbaumer, vedoucí studie a bývalý neurovědec na univerzitě v Tübingenu a nyní v důchodu.

Dr. Chowdhury a Dr. Bierbaumer provedli dva podobné experimenty v 2017 A 2019 na pacientech, kteří byli zcela uvězněni a uvedli, že jsou schopni komunikovat. Obě studie byly následně odvolány Vyšetřování Německá výzkumná nadace dospěla k závěru, že výzkumníci pouze částečně zaznamenávali video vyšetření svých pacientů, dostatečně neprezentovali podrobnosti svých analýz a poskytli nepravdivé údaje. Německá výzkumná nadace zjistila, že se Dr. Bierbaumer dopustil vědeckého pochybení a uložila některé ze svých nejtvrdších trestů, včetně pětiletého zákazu předkládat návrhy a působit jako recenzent nadace.

Agentura zjistila, že Dr. Choudary se také dopustil vědeckého pochybení a uložil stejné tresty na tři roky. On a Dr. Bierbaumer byli požádáni, aby stáhli své doklady, ale odmítli.

Vyšetřování přišlo poté, co výzkumník informátorů Martin Speller v roce 2018 vyjádřil obavy ohledně těchto dvou vědců.

Dr. Bierbaumer setrval na závěrech a podnikl právní kroky proti německé výzkumné instituci. Marco Vinetti, mluvčí německého think-tanku, uvedl, že výsledky soudního sporu by měly být zveřejněny během příštích dvou týdnů. říká dr. Chaudhry řekl, že jeho právníci očekávají, že případ vyhrají.

READ  Portálový obrázek inspiruje teorie života na Marsu

Pan Venetti řekl, že německá výzkumná instituce nemá žádné znalosti o publikaci současné studie a v nadcházejících měsících ji prošetří. V e-mailu zástupce společnosti Nature Communications, který požadoval anonymitu, odmítl komentovat podrobnosti o tom, jak byla studie zkoumána, ale vyjádřil důvěru v proces. „Máme zavedeny přísné zásady na ochranu integrity výzkumu, který zveřejňujeme, včetně zajištění toho, aby byl výzkum prováděn podle vysokých etických standardů a byl transparentně hlášen,“ řekl zástupce.

„Řekla bych, že je to mocná studie,“ řekla Natalie Marachas-Kersting, výzkumnice rozhraní mozek-počítač na univerzitě ve Freiburgu v Německu. Nebyla zapojena do studie a věděla o dříve stažených dokumentech.

Brendan Allison, výzkumník z Kalifornské univerzity v San Diegu, ale vyjádřil výhrady. „Toto dílo, stejně jako jiné dílo od Berbaumera, je třeba brát s obrovskou horou soli vzhledem k jeho historii,“ řekl Dr. Allison. Bylo to uvedeno v novinách Publikováno v roce 2017Jeho tým popsal schopnost komunikovat plně uvězněné pacienty základními odpověďmi „ano“ nebo „ne“.

Výsledky jsou potenciálním příslibem pro pacienty v podobně nereagujících situacích, včetně stavů minimálního vědomí a kómatu, stejně jako zvyšujícího se počtu lidí Byla mu diagnostikována amyotrofická laterální skleróza po celém světě každý rok. Očekává se, že toto číslo do roku 2040 dosáhne 300 000.

„Hra změnila pravidla hry,“ řekl Stephen Loris, neurolog a výzkumník, který vede skupinu vědy o komatu na Univerzitě v Lutychu v Belgii a do studie se nepodílel. Tato technologie může mít etické důsledky v diskusích o eutanazii pacientů v uzavřených nebo vegetativních stavech a dodal: „Je opravdu skvělé vidět tento posun vpřed a dát pacientům hlas“ v jejich vlastních rozhodnutích.

Ke komunikaci s pacienty, kteří nereagují, bylo použito nespočet metod. Některé z nich zahrnují základní techniky pera a papíru navržené rodinnými příbuznými. V jiných případech pečovatel ukazuje nebo mluví o názvech položek a hledá jemné reakce – mrkání a švihání prsty od pacienta.

V posledních letech se do centra pozornosti dostala nová metoda: technologie rozhraní mozek-počítač, jejichž cílem je převést mozkové signály člověka na příkazy. Výzkumné ústavy, soukromé společnosti a miliardáři jako Elon Musk investovali značné prostředky do technologií.

Výsledky byly smíšené, ale přesvědčivé: pacienti pohybují svou protetikou pouze pomocí svých myšlenek a ti, kteří trpí mrtvicí, roztroušenou sklerózou a dalšími onemocněními, se znovu spojí se svými blízkými.

Co však vědci zatím nedokázali, je široce komunikovat s lidmi, jako je muž v nové studii, který nevykazoval vůbec žádný pohyb.

READ  Meteority byly hlášeny v Mississippi po ohnivé kouli vysoko na obloze

V roce 2017, než se pacient úplně usadil, používal pohyby očí ke komunikaci se svou rodinou. V očekávání, že brzy ztratí i tuto schopnost, si rodina objednala alternativní komunikační systém a oslovila Dr. Choudaryho a Dr. Bierbaumera, průkopníka technologie rozhraní mozek-počítač, oba pracující poblíž.

Dr. Jens Lehmberg, neurochirurg a autor studie, se souhlasem muže implantoval dvě malé elektrody do oblastí mužova mozku, které se podílejí na řízení pohybu. Poté byl muž po dobu dvou měsíců požádán, aby si představil pohyb rukama, pažemi a jazykem, aby zjistil, zda generují jasný mozkový signál. Ale toto úsilí nepřineslo nic spolehlivého.

Poté Dr. Bierbaumer navrhl použít sluchovou neurofeedback, neobvyklou techniku, ve které jsou pacienti trénováni k manipulaci s vlastní mozkovou aktivitou. Poprvé byla dána poznámka muži – vysoká nebo nízká, odpovídající ano nebo ne. Tohle byl jeho „cílový tón“ – tón, kterému se musel přizpůsobit.

Poté zazněl druhý tón, který identifikoval mozkovou aktivitu detekovanou implantovanými elektrodami. Zaměřením – a představou pohybu očí, aby efektivně nasměroval mozkovou aktivitu nahoru nebo dolů – dokázal změnit tón druhého tónu tak, aby odpovídal prvnímu. Když to udělal, dostal v reálném čase zpětnou vazbu o tom, jak se tón změnil, což mu umožnilo zvýšit hlasitost, když chtěl říct ano, nebo snížit proti ne.

Tento přístup přinesl okamžité výsledky. První den, kdy toho chlápka zkoušel, dokázal změnit druhý tón. O dvanáct dní později se mu podařilo srovnat druhého s prvním.

„Tehdy se vše stalo konzistentním a mohlo to reprodukovat tyto vzorce,“ řekl Jonas Zimmermann, neurolog z Wyss Center a autor studie. Když se pacienta zeptali, co si představuje, že by změnilo jeho mozkovou aktivitu, odpověděl: „pohyb očí“.

Během příštího roku muž použil tuto dovednost k vytváření slov a vět. Vědci si vypůjčili komunikační strategii, kterou pacient používal se svou rodinou, když ještě mohl hýbat očima.

Seskupují písmena do skupin po pěti barvách. Nejprve byl vložen barevně označený zvuk a muž odpověděl „ano“ nebo „ne“, podle toho, zda písmeno, které chtěl identifikovat, bylo v této skupině. Potom hlas vložil každé písmeno, které vybral podobným způsobem. Opakujte tyto skupinově označené kroky, písmeno po písmenu, abyste vyhláskovali celé věty.

Druhý den svého pravopisného úsilí napsal: „Nejprve bych rád poděkoval Nilsovi a jeho ženě.“

Některé z jeho vět obsahovaly pokyny: „Masírujte matčinu hlavu“ a „Každý by měl hodně používat gel na moje oči.“ Jiní popisovali chutě: „gulášová a hrachová polévka“.

READ  Pravěké jelení kosti jsou považovány za jedny z nejstarších uměleckých děl na světě

Ze 107 dnů, které muž strávil pravopisem, 44 dnů vedlo ke srozumitelným větám. A i když byly velké rozdíly v rychlosti, psal rychlostí jeden znak za minutu.

„Páni, to mi vyrazilo dech,“ řekl Dr. Mrachacz-Kersting. Spekuluje se, že uvěznění pacienti, kteří dokážou udržet svou mysl vzrušenou, by mohli žít delší a zdravější život.

Doktor Maracaz Kersting však zdůraznil, že studie byla založena na jednom pacientovi a bude nutné ji otestovat na mnoha dalších pacientech.

Jiní výzkumníci také vyjádřili opatrnost při přijímání zjištění.

„Tento přístup je experimentální, takže se toho musíme ještě hodně naučit,“ řekl Neil Thakur, vedoucí mise ALS.

V tuto chvíli je tato technologie také příliš složitá na to, aby pacienti a rodiny mohli provádět své operace. Dr. Chaudhary řekl, že bude zásadní, aby byl uživatelsky přívětivější a zrychlení rychlosti připojení. Do té doby budou podle něj příbuzní pacienta pravděpodobně spokojeni.

„Máte dvě možnosti: žádný kontakt nebo komunikace jedním znakem za minutu,“ řekl. „Co si vybereš?“

Asi největší starostí je čas. Od prvního zavedení implantátů do mozku pacienta uplynuly tři roky. Od té doby se jeho odpovědi znatelně zpomalily, byly méně spolehlivé a často nemožné je rozeznat, řekl Dr. Zimmerman, který se nyní o pacienta stará ve Wyss Center.

Důvod tohoto poklesu není jasný, ale Dr. Zimmermann se domníval, že to pravděpodobně způsobily technické problémy. Například elektrody se blíží ke konci své životnosti. Jeho nahrazení nyní by však bylo nerozumné. „Je to riskantní postup,“ řekl. „Najednou jste v nemocnici vystaveni novým typům bakterií.“

Dr. Zimmermann a další ve Wyss Center se rozvíjejí bezdrátové elektrody Nejbezpečnější použití. Tým také zkoumá další nechirurgické techniky, které se ukázaly jako plodné V předchozích studiích u pacientů, kteří nejsou vězněni. „Jakkoli chceme pomáhat lidem, myslím si, že je také velmi nebezpečné vytvářet falešné naděje,“ řekl Dr. Zimmerman.

Dr. Loris ze skupiny Coma Science zároveň řekl, že by nemělo cenu podporovat pocit „falešného zoufalství“, když se na obzoru objeví životaschopné inovace.

„Jsem velmi nadšený jako pečovatel i jako lékař,“ řekl. „Myslím, že je skvělé uvést tyto nové vědecké myšlenky a technologie do velmi zranitelných a dramatických okolností.“

You May Also Like

About the Author: Waldo Kemp

"Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč."

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.