يؤدي المرض العصبي التصلب الجانبي الضموري (ALS) في مراحله الأخيرة إلى عزلة شديدة. يفقد الناس السيطرة على عضلاتهم ويصبح التواصل مستحيلاً. ولكن بمساعدة جهاز مجهز يقرأ إشارات دماغه ، رجل في هذا الوضع المغلق “الكامل” يمكنك اختيار الحروف وتشكيل الجملتقرير الباحثين هذا الأسبوع.
وقالت ماريسكا فونستينسل ، باحثة واجهة الكمبيوتر والدماغ في المركز الطبي بجامعة أوتريخت ، والتي لم تشارك في الدراسة: “الناس متشككون حقًا في أن هذا ممكن”. الاتصال الطبيعي. يقول عالم الأعصاب رينهولد شرير ، إذا ثبت أن نظام التعويذات الجديد يمكن الاعتماد عليه لجميع الأشخاص المحتجزين تمامًا – وإذا كان من الممكن تغييره بشكل أكثر كفاءة ورخصًا – فقد يسمح لآلاف الأشخاص بإعادة الاتصال بأسرهم وفرق الصيانة. جامعة إسكس.
التصلب الجانبي الضموري يدمر الأعصاب التي تتحكم في الحركة ، ويموت معظم المرضى في غضون 5 سنوات من التشخيص. إذا لم يعد الشخص المصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري قادرًا على التحدث ، فيمكنه استخدام كاميرا مراقبة بالعين لتحديد الأحرف على الشاشة. في وقت لاحق من تطور المرض ، يمكنهم الإجابة بنعم أو لا بحركات العين الدقيقة. ولكن إذا أراد الشخص إطالة عمره باستخدام جهاز التنفس الصناعي ، فيمكنه أن يطلب شهورًا أو سنوات ، لكن لا يمكنه التواصل.
في عام 2016 ، أبلغ فريق Weinstein Cell عن وجوده مع امرأة يمكن لـ ALS نطق الجمل باستخدام غرسات الدماغ وجد أنها كانت تحاول تحريك يدها. لكن هذا الشخص لا يزال يتمتع بقدر ضئيل من السيطرة على بعض عضلات العين والفم. ليس من الواضح ما إذا كان الدماغ الذي فقد كل السيطرة على الجسم يمكنه أن يشير إلى الحركات المستمرة المقصودة إلى الحد الذي يسمح بالتواصل الهادف.
بدأ المشارك في الدراسة الجديدة ، البالغ الآن 36 عامًا ، مع ALS ، العمل مع فريق بحثي في جامعة Dubingen في عام 2018 ، عندما كان قادرًا على وميض عينيه. أخبر المجموعة أنه يريد عملية زرع قوية في محاولة للحفاظ على الاتصال مع عائلته ، بما في ذلك ابنه الصغير. وافقت زوجته وشقيقته كتابة على الجراحة.
يقول عيران كلاين ، عالم الأعصاب وعالم الأعصاب بجامعة واشنطن في سياتل ، إن بروتوكول الموافقة على هذا النوع من الدراسة يأتي مع بعض التحديات. لم يستطع هذا الرجل تغيير رأيه أو المغادرة بعد آخر اتصال بالعين له.
أدخل الباحثون قطبين بعرض 3.2 ملليمتر في جزء من الدماغ يتحكم في الحركة. يقول أوجوال شودري ، مهندس فيزياء حيوية وعالم أعصاب في مؤسسة ألمانية غير ربحية ALS ، إنهم عندما يطلبون من الإنسان أن يحاول تحريك ذراعيه وساقيه ورأسه وعينيه ، فإن الإشارات العصبية ليست سلسة بما يكفي للإجابة بنعم أو لا. صوت.
بعد ما يقرب من 3 أشهر من المحاولات الفاشلة ، حاول الفريق إجراء رد فعل عصبي يحاول فيه الشخص تغيير إشارات دماغه أثناء تلقي قياس في الوقت الفعلي لما إذا كان ينجح أم لا. مع تسارع اللقطة الكهربائية للخلايا العصبية بالقرب من الغرسة ، زادت النغمة المسموعة في الملعب وأبطأت. طلب الباحثون من المشارك تغيير هذا الملعب باستخدام أي استراتيجية. في اليوم الأول ، يمكنه تحريك النغمة ، وفي اليوم الثاني عشر ، يمكنه مطابقتها مع الملعب المستهدف. يتذكر شودري: “كانت مثل الموسيقى على الأذن”. قام الباحثون بضبط النظام من خلال البحث عن الخلايا العصبية الأكثر استجابة وتحديد كيفية تغير كل منها بجهد المشارك.
بالحفاظ على النغمة أكثر أو أقل ، يمكن للرجل أن يشير إلى “نعم” و “لا” لمجموعات من الحروف ، متبوعة بأحرف فردية. بعد حوالي 3 أسابيع من استخدام الكمبيوتر ، طور جملة مفهومة: طلب مقدم الرعاية ليحل محله. في العام التالي ، ابتكر عشرات العبارات بمعدل وعاء واحد في الدقيقة: “حساء كولاش وحساء البازلاء الحلو”. “أريد أن أسمع الألبوم بصوت أعلى باستخدام الأداة.” “أنا أحب ابني الرائع”.
وأوضح للمجموعة أنه غير النبرة بمحاولة تحريك عينيه. لكنه لم ينجح دائمًا. في 107 يومًا فقط من 135 يومًا التي تم الإبلاغ عنها في الدراسة ، كان بإمكانه مطابقة تسلسل النغمات المستهدفة بدقة 80 ٪ ، وفي 44 فقط من تلك الـ 107 كان بإمكانه تكوين جملة يمكنه فهمها.
يقول Vansteinsel: “يمكننا فقط تخمين ما حدث في الأيام الأخرى”. قد يكون المشارك نائمًا أو غير مزاجي. قد تكون إشارة الدماغ ضعيفة جدًا أو قد تتغير لتحسين نظام فك تشفير النظام ، مما يتطلب معايرة يومية. ربما تكون الخلايا العصبية المقابلة قد تحركت داخل وخارج نطاق الأقطاب الكهربائية ، كما يشير المؤلف المشارك جوناس زيمرمان ، عالم الأعصاب في نائب السيرة الذاتية ومركز الهندسة العصبية.
ومع ذلك ، تظهر الأبحاث أن الشخص يمكنه التواصل من خلال تكييف واجهة مع قدراته ، كما تقول ميلاني فريد أوغان ، التي تدرس واجهة الدماغ والحاسوب في جامعة أوريغون للصحة والعلوم. “هذا رائع جدا.” لكنه أشار إلى أن مئات الساعات استغرقت تصميم واختبار وصيانة النظام المخصص. “لم نقترب بأي حال من وصول هذا إلى مستوى التكنولوجيا المساعدة التي تستطيع الأسرة تحملها.”
يقول كلاين إن المظاهرة تثير أيضًا أسئلة أخلاقية. ويشير إلى أن مناقشة خيارات الرعاية مدى الحياة أمر صعب بما يكفي لمن يستطيع التحدث. “هل يمكنك إجراء واحدة من أكثر المحادثات تعقيدًا على أحد هذه الأجهزة والتي تسمح لك بقول ثلاث جمل فقط في اليوم؟ أنت بالتأكيد لا تريد أن تسيء فهم كلمة أو كلمة هنا. إذا كان هناك إخراج للتهجئة ، فلن نتمكن من افعلها. “
تسعى مؤسسة شودري للحصول على تمويل لتوفير غرسات مماثلة لمزيد من مرضى التصلب الجانبي الضموري. ويقدر أن النظام سيكلف 500000 دولار على مدى أول عامين. في غضون ذلك ، طور زيمرمان وزملاؤه جهاز معالجة إشارة يتم ربطه بالرأس عن طريق المغناطيس بدلاً من تثبيته عبر الجلد ، الأمر الذي يحمل خطر الإصابة بالعدوى.
حتى الآن ، لا تسمح الأجهزة التي تقرأ الإشارات من خارج الجمجمة بالتهجئة. في عام 2017 قال فريق يمكن تصنيف الإجابات بنعم أو لا بدقة 70٪ من دماغ المشارك مغلق تمامًا باستخدام تقنية غير جراحية تسمى التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (FNIRS) المجاورة للوظيفة. كان اثنان من المؤلفين المشاركين في الدراسة الجديدة ، شودري ونيلز بيرمر ، عالم أعصاب في جامعة تي بينجن ، جزءًا من تلك المجموعة. لكن باحثين آخرين أعربوا عن قلقهم بشأن التحليل الإحصائي للدراسة. خلص تحقيقان إلى سوء سلوك في عام 2019 ، وسُحبت وثيقتان. يقول شودري إن المؤلفين رفعوا دعوى للطعن في نتائج سوء السلوك. يقول شيرير ، المشكك في دراسة FNIRS ، إن نتائج جهاز العدوان “سليمة بالتأكيد”.
يواصل باحثو نائب المركز العمل مع المشاركين في هذه الدراسة ، لكن مهاراته الإملائية تضاءلت ، والآن غالبًا ما يجيب على أسئلة بنعم أو لا ، كما يقول زيمرمان. ويقول إن النسيج الندبي حول الزرع هو السبب جزئيًا لأنه يخفي الإشارات العصبية. يمكن أن تلعب العوامل المعرفية دورًا أيضًا: فقد يفقد دماغ المشارك القدرة على التحكم في الجهاز بعد سنوات عديدة دون أن يكون قادرًا على التأثير على بيئته. يقول زيمرمان إن فريق البحث ملتزم بصيانة الجهاز حتى يستمر في استخدامه. “لقد علمنا بذلك ببساطة في ذلك الوقت. نحن ندرك ذلك جيدا “.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”