O interfață creier-computer a ajutat o persoană cu sindromul „locked-in” să comunice

Pentru prima dată, un pacient cu sindromul „locked-in” cauzat de scleroza laterală amiotrofică (ALS) a fost capabil să comunice verbal folosind o interfață creier-computer, potrivit unui nou studiu.

Această tehnologie i-a permis pacientului, un bărbat de 37 de ani cu ALS, să comunice prin formarea de cuvinte și fraze, în ciuda faptului că nu avea niciun control muscular voluntar. Sistemul a implicat implantarea unui dispozitiv cu microelectrozi în creierul pacientului și utilizarea unui software personalizat pentru a ajuta la traducerea semnalelor creierului acestuia, scrie Live Science.

• Alessandro Volta, inventatorul bateriei electrice
• Oamenii de știință vor să construiască „Zidul Morții” pe Lună

ALS, cunoscută și sub numele de boala neuronului motor sau boala Lou Gehrig, este o tulburare neurodegenerativă rară care afectează neuronii responsabili de controlul mișcărilor musculare voluntare.

Potrivit National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), această boală provoacă degenerarea și eventual moartea acestor celule nervoase, afectând capacitatea unei persoane de a merge, de a vorbi, de a mesteca și de a înghiți.

Ce înseamnă sindromul „locked-in”?

Pe măsură ce boala se agravează, persoanele afectate își pierd în cele din urmă capacitatea de a respira fără asistență de la un ventilator sau alt dispozitiv și aproape toți mușchii lor paralizează. Atunci când oamenii dezvoltă paralizia tuturor mușchilor, cu excepția mușchilor care controlează mișcările ochilor, acest lucru este cunoscut sub numele de sindromul „locked-in” sau stare de blocare.

Sindromul „locked-in” mai este cunoscut și drept pseudocomă. Pentru a comunica, persoanele aflate într-o stare de blocare trebuie să utilizeze dispozitive de asistență și augmentare a comunicării.

Dispozitive de comunicare

Multe dintre aceste dispozitive sunt controlate de mișcarea ochilor sau de orice mușchi faciali care sunt încă funcționali. (De exemplu, Stephen Hawking a folosit un dispozitiv care i-a permis să comunice prin mișcarea mușchilor obrazului, conform Wired.)

Dar odată ce o persoană cu ALS își pierde capacitatea de a mișca și acești mușchi, ei intră într-o „stare complet blocată” care îi împiedică să comunice cu familia lor, cu îngrijitorii și cu restul lumii exterioare.

O tehnologie nouă

Pacientul din noul studiu (cunoscut ca pacientul K1) și-a pierdut capacitatea de a merge și de a vorbi până la sfârșitul anului 2015, potrivit studiului publicat pe 22 martie în revista Nature Communications.

Acesta a început să folosească un dispozitiv de comunicare bazat pe urmărirea ochilor în anul următor, dar în cele din urmă nu și-a mai putut fixa privirea suficient de bine pentru a-l folosi și a fost limitat la comunicarea „da” sau „nu”.

Anticipând că în viitorul apropiat ar putea să-și piardă tot controlul ochilor pe care îl mai avea și să ajungă într-o stare complet blocată, a cerut familiei să-l ajute să găsească un mod alternativ de a comunica cu ei.

Cum comunică acum pacientul cu sindromul „locked-in”?

Familia pacientului K1 a contactat doi dintre autorii studiului, pe Dr. Niels Birbaumer, de la Institute of Medical Psychology and Behavioral Neurobiology din cadrul University of Tübingen din Germania și pe Dr. Ujwal Chaudhary, de la organizația non-profit ALS Voice din Mössingen, Germania

Cei doi au configurat un sistem non-invaziv de interfață creier-computer care i-a permis pacientului să comunice folosind mișcarea oculară pe care o mai avea. Atunci când, în cele din urmă, bărbatul și-a pierdut și capacitatea de a-și mișca ochii, echipa i-a implantat în creier un dispozitiv cu microelectrod ca parte a interfeței creier-computer.

Sistemul funcționează utilizând „neurofeedback auditiv”, ceea ce înseamnă că pacientul trebuia să „potrivească” frecvența undelor sale cerebrale cu un anumit ton, cuvânt sau frază. Potrivirea și menținerea frecvenței la un anumit nivel (timp de 500 de milisecunde) i-a permis să obțină un răspuns pozitiv sau negativ din partea sistemului.

Specialiștii nu știau dacă sistemul va funcționa

Întrucât comunicarea cu pacienții care suferă de sindromul „locked-in” nu a fost posibilă de-a lungul timpului, echipa nu știa dacă sistemul va funcționa sau nu pentru pacientul K1. De fapt, „nimeni nu a crezut că comunicarea este posibilă într-o stare complet blocată”, a spus Birbaumer.

Cu toate acestea, la aproximativ 3 luni după operație, pacientul K1 a reușit să utilizeze cu succes neurofeedbackul pentru a controla interfața creier-computer. La aproximativ o jumătate de lună mai târziu, a început să aleagă literele și să scrie cuvinte și fraze, și în cele din urmă le-a mulțumit autorilor, scriind: „băieți, funcționează cu atât de puțin efort”.

Potrivit unui alt membru al echipei și coautor al studiului, dr. Jonas Zimmermann, de la Wyss Center for Bio and Neuroengineering din Geneva, Elveția, acest lucru a arătat cum pacientul K1 „a fost capabil să folosească zonele motorii ale creierului pentru a comunica, chiar dacă el de fapt nu se putea mișca deloc”.

Și, cel mai important, Chaudhary a spus că sistemul i-a permis pacientului K1 „să dea instrucțiuni specifice despre cum ar trebui să fie îngrijit”, restabilindu-i vocea în jurul nevoilor, dorințelor și bunăstării sale.

Problemele noului sistem

Deși pacientul K1 a putut să folosească interfața creier-computer bazată pe neurofeedback pentru a comunica cu familia sa, sistemul nu este perfect. Încă necesită o supraveghere constantă, altfel poate întâmpina erori tehnice.

Fără supraveghere din partea echipei de studiu, Zimmermann a spus că „sistemul ar putea intra într-o buclă (respingând toate opțiunile, sau selectând întotdeauna prima literă sau doar selectând litere aleatorii)”. Echipa lucrează în prezent la modalități alternative de a rezolva această problemă, cum ar fi să-i permită sistemului să detecteze aceste defecțiuni și să se oprească automat atunci când ele apar.

Autorii au remarcat, de asemenea, că pacientul cu sindromul „locked-in” din acest caz a urmat un antrenament cu un sistem de neurofeedback înainte de a-și pierde complet funcția musculară și, prin urmare, nu este clar cât de bine ar funcționa sistemul de interfață creier-computer dacă cercetătorii ar fi început antrenamentul atunci când pacientul era deja în curs de blocaj complet.

Deja se lucrează la îmbunătățirea dispozitivului care îi va ajuta pe pacienții cu sindromul „locked-in”

La Centrul Wyss, Zimmermann a spus că cercetătorii lucrează și la un sistem nou, complet implantabil, care nu are nevoie de un computer extern pentru a funcționa, numit ABILITY. Acest sistem, care este în prezent în curs de verificare preclinică, va ajuta la îmbunătățirea gradului de utilizare și va ușura configurarea și utilizarea sistemului, a spus el.

Cercetătorii speră că această tehnologie poate oferi într-o zi o experiență mult mai bună pacienților aflați într-o stare de blocare și să le permită acestor pacienți să aibă un cuvânt de spus în deciziile care implică îngrijirea lor. „Cu toate acestea, trebuie făcută mult mai multă muncă asupra tehnologiei înainte ca aceasta să fie disponibilă la scară largă”, a spus Zimmerman.

Vă recomandăm să citiți și:

Medicii au descoperit o proteină care face legătura între toate tipurile de cancer

Ar putea acneea să fie afectată de anumite diete? Iată ce spun experții

Editarea unei gene cheie din neuronii umani, o posibilă cale de a preveni maladia Alzheimer

Vitamina D poate îmbunătăți sănătatea intestinului, însă nu prin lumina solară sau suplimentele alimentare