Εμφύτευμα στον εγκέφαλο επέτρεψε σε παράλυτο ασθενή να επικοινωνήσει

Ασθενής που δεν είχε κανένα έλεγχο στους μυς του σώματός του κατάφερε για πρώτη φορά να επικοινωνήσει με τον έξω κόσμο χάρη σε μια εμφυτευμένη συσκευή που διαβάζει τα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας.

Ερευνητές από τη Γερμανία και την Ελβετία, μεταξύ των οποίων ένας έλληνας επιστήμονας της διασποράς, δημοσιεύουν στο Nature Communications τα αποτελέσματα της μελέτης σε ασθενή με παραλυτική κατάσταση εγκλεισμού (locked-in state).

Οι συσκευές «διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή», ή BCI, είχαν χρησιμοποιηθεί και παλαιτερα σε ασθενείς με παράλυση, αυτή όμως είναι η πρώτη φορά που δοκιμάζονται σε ασθενή με  πλάγια μυατροφική σκλήρυνση (ALS) που είχε χάσει πλήρως τον εκούσιο μυϊκό έλεγχο σε όλο το σώμα και είχε φτάσει σε κατάσταση εγκλεισμού.

Έπειτα από προσπάθειες δύο ετών, ο 34χρονος κατάφερε να επικοινωνήσει επιλέγοντας γράμματα ένα προς ένα για να σχηματίσει λέξεις, με ρυθμό γύρω στον ένα χαρακτήρα ανά λεπτό.

Για την εφαρμογή της μεθόδου παραχώρησαν έγκριση οι συγγενείς του.

Στον ασθενή παρασχέθηκε ακουστική ανάδραση της νευρωνικής δραστηριότητάς του και καθοδηγήθηκε να συνταιριάζει τη συχνότητα ενός ήχου με τη δραστηριοποίηση εγκεφαλικών νευρώνων, με τρόπο που μπορούσε να ερμηνευθεί ως «ναι» ή «όχι». Ο ασθενής ήταν σε θέση επίσης να τροποποιεί την πυροδότηση των νευρώνων του, με βάση την ακουστική ανάδραση, έτσι ώστε να επιλέγει γράμματα για να σχηματίσει λέξεις και φράσεις, προκειμένου να επικοινωνήσει.

Τα εγκεφαλικά σήματα καταγράφονται από τα εμφυτευμένα μικροηλεκτρόδια και μετά αποκωδικοποιούνται σε πραγματικό χρόνο από ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης (μηχανικής μάθησης). Ο αλγόριθμος ερμηνεύει τα εγκεφαλικά σήματα ότι σημαίνουν είτε «ναι» είτε «όχι». Στη συνέχεια, ένα άλλο πρόγραμμα διαβάζει τα γράμματα του αλφαβήτου φωναχτά και μέσω της ακουστικής ανάδρασης ο ασθενής μπορεί να διαλέξει «ναι» ή «όχι» για κάθε γράμμα, οπότε σιγά-σιγά με αυτό τον τρόπο, απορρίπτοντας ή αποδεχόμενος ένα γράμμα, μπορεί να σχηματίσει μια ολόκληρη λέξη ή φράση.

Ο Τσίμερμαν δήλωσε ότι «η μελέτη απαντά ένα χρόνιο ερώτημα, κατά πόσο οι άνθρωποι με πλήρες σύνδρομο εγκλεισμού, οι οποίοι έχουν χάσει κάθε εθελούσιο μυϊκό έλεγχο, συμπεριλαμβανομένων των κινήσεων των ματιών ή του στόματός τους, χάνουν επίσης την ικανότητα του εγκεφάλου τους να γεννά εντολές επικοινωνίας. Στο παρελθόν είχε επιτευχθεί επιτυχής επικοινωνία μέσω BCI με παράλυτα άτομα. Όμως, από όσο γνωρίζουμε, η μελέτη μας είναι η πρώτη που πέτυχε επικοινωνία με κάποιον, ο οποίος δεν είχε πια καμία εθελούσια κίνηση και για τον οποίο συνεπώς η διεπαφή BCI είναι πλέον το μοναδικό μέσο επικοινωνίας».

Οι ερευνητές ανέφεραν ότι η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και στο σπίτι ενός ασθενούς. Επεσήμαναν πάντως ότι προτού γίνει ευρεία κλινική χρήση της νέας μεθόδου, θα πρέπει να μεσολαβήσουν περαιτέρω έρευνες σε περισσότερους ασθενείς για να επιβεβαιώσουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά της. Παγκοσμίως ο αριθμός των ανθρώπων με ALS αυξάνει συνεχώς και αναμένεται να ξεπεράσει τους 300.000 έως το 2040, με πολλούς από αυτούς να έχουν φθάσει σε στάδιο όπου δεν μπορούν καν να μιλήσουν.

Καθοριστική συμβολή στην ανάπτυξη της νέας μεθόδου είχε ο νευρο-μηχανικός Ιωάννης Βλάχος, ερευνητής του Κέντρου Wyss, απόφοιτος της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, με διδακτορικό (2011) στην Υπολογιστική Νευροεπιστήμη από το γερμανικό Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ.

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ