Змінюючи зусиллям волі висоту комп'ютерного звуку, пацієнт з хворобою Лу Геріга може трохи спілкуватися з іншими людьми.
Існує цілий набір нейродегенеративних захворювань - хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона, хвороба Гантінгтона тощо, і загальне у них те, що нейрони з якоїсь причини починають гинути. Причини не завжди зрозумілі, але так чи інакше, відбувається деградація нервової тканини і втрата функцій мозку. При цьому різні нейродегенеративні хвороби б'ють по різних мішенях. Наприклад, при бічному аміотрофічному склерозі (БАС, або хвороба Лу Геріга) гинуть моторні нейрони, тобто ті, які змушують м'язи рухатися, напружуватися і розслаблятися. Мова йде про всі м'язи взагалі, тобто в якийсь момент людина перестає розмовляти і рухати очима, її доводиться штучним чином годувати і також штучним чином підтримувати дихання. Як і всі нейродегенеративні розлади, БАС невиліковний, і більшість хворих помирають протягом п'яти років після діагнозу. При тому інтелектуальні здібності хвороба зачіпає не завжди, тобто з хворим можна було б спілкуватися, якби тільки він міг якось відповідати. Але як він міг би це зробити, якщо мімічні м'язи і м'язи очей не діють?
Декодувати активність мозку в мову неможливо - принаймні, зараз, але є деякі обхідні шляхи. Співробітники женевського Центру Вісса разом з колегами з Німеччини, США і Кіпру описують в Nature Communications, як їм вдалося налагодити спілкування з повністю паралізованим пацієнтом з БАС. Дослідники працювали з чоловіком, який чотири роки тому, коли йому було 32 роки і у нього ще рухалися очі, дав дозвіл імплантувати собі в мозок електроди в надії на те, що вони потім допоможуть йому спілкуватися з сім'єю. Дві квадратні платівки площею 3,2 мм2 з 64 мікроелектродами кожна накладала на ту частину мозку, яка керує рухами. Потім пацієнта просили уявити, що він рухає рукою, ногою, головою або очима, одночасно вважаючи активність нейронів у руховій зоні. Сенс був у тому, щоб уявлення про рух можна було б розцінити як «так» або «ні» - уявляючи, як він рухає рукою або очима, пацієнт міг би погоджуватися або не погоджуватися з тим, що він бачить або чує. За нейронною активністю можна було б зрозуміти, що він «говорить», але таким способом ніяких однозначно надійних сигналів від нейронів отримати не вдалося.
Тоді дослідники виріши вчинити інакше: вони пов'язали нейронні сигнали зі звуком, який ставав вищим або нижчим залежно від того, ставали нейрони активнішими або ж заспокоювалися. Пацієнта просили зусиллям волі зробити звук вище або нижче - що при цьому він буде собі уявляти, було неважливо. І у нього вийшло: спочатку він просто міняв висоту звуку, а на дванадцятий день тренувань він зміг довести свій звук до заданої висоти (тобто йому потрібно було домогтися того, що звук від його нейронів збігся б з іншим, який звучав паралельно). Пацієнт «сказав», що він керує звуком, представляючи рухи очей, дослідники ж, зі свого боку, постаралися підібрати для електродних пластин таке місце в руховій корі, де зміни «звукової» активності нейронів можна було розрізнити найкраще. («Звукову» активність ми беремо в лапки, тому що тут мається на увазі просто перекодування якихось нейронних сигналів у звук; ні про чутки, ні співи мова не йде.)
Підвищуючи або знижуючи звук, пацієнт міг погоджуватися або не погоджуватися з буквами або складами, які йому показували. В результаті через три тижні він зміг скласти виразну пропозицію, попросивши тих, хто за ним доглядає, щоб вони змінили йому позу. Через рік він вже за допомогою звуків міг «друкувати» зі швидкістю один символ на хвилину. Правда, точність такого декодування була не стовідсотковою: зі 135 сеансів спілкування, описаних у статті, тільки в 107 випадках пацієнт міг з точністю 80% довести свій звук до потрібної висоти, і тільки в 44 випадках з цих 107 в результаті виходила осмислена пропозиція. Чому зривалися інші спроби, можна тільки здогадуватися: можливо, сигнал від нейронів був занадто слабкий, можливо, справа була в налаштуваннях комп'ютерного декодера, можливо, чистоті «звукового» сигналу заважали нейронні імпульси з якихось інших зон мозку. Але, так чи інакше, якесь спілкування все ж відбувалося, і подібну систему можна було б використовувати не тільки у пацієнтів з бічним аміотрофічним склерозом, але і з іншими пацієнтами, які мали нещастя отримати повний параліч з якихось інших причин.
Рік тому ми розповідали про іншу статтю на ту ж тему - як налагодити спілкування з паралізованою людиною. Її автори описували дещо інший підхід: вживлені в мозок електроди зчитували письмові та мовні сигнали нейронів і зіставляли їх з літерами алфавіту. Тобто людина як би писала в розумі, а машина друкувала на екрані, причому швидкість друку становила до 90 символів на хвилину.