Cerības implantēšana

Snap, sprakšķ, pop. Es klausos, kā smadzenes runā valodā, kas šķiet nesaprotama, miljoniem neironu šaušanas, kas man skan kā īsviļņu radio elektriskais pūciņš starp stacijām. Tad nāk raksturīgs pops. Es to dzirdu vēlreiz: pop. Es skatos video. Attiecīgās smadzenes pieder kādam bārdainam vīrietim, kurš sēž krēslā. Pirms trīsarpus gadiem saduršanas upuris ir paralizēts no kakla uz leju. Ventilators, kas ļauj viņam elpot, rīst. 25 gadus vecajam Metjū Naglam, bijušajam vidusskolas futbola zvaigznei no Veimutas, MA, labajā pusē pie vainaga ir apaļš, titāna pjedestāls, kas izvirzīts puscollu no viņa galvas.

2001. gada 4. jūlijā Nagle iesaistījās tuvcīņā Wessagussett pludmalē Veimutā. Viņš atceras tikai to, ka sāka lidot dūres un ka draugs tika uzbrukts. Kāds kaut ko kliedza par nazi, un Nagle aptumšojās. Vēlāk tajā pašā vakarā, kad viņa tēvam, policijas detektīvam, piezvanīja policija, viņam paziņoja, ka viņa dēls, iespējams, mirs. 20 centimetrus garais asmens bija pārgriezis mugurkaulu viņa kaklā, atstājot viņu paralizētu un uz respiratora. Nagle izdzīvoja, taču pēc gadiem ilga nekustīguma un garlaicības viņš piekrita piedalīties klīniskajā izpētē, lai noteiktu, vai cilvēks var droši manipulēt ar datora kursoru, izmantojot smadzeņu un datora saskarni (BCI).

Pjedestālam piestiprināts, ķirurģiski implantēts zem Nagles galvaskausa, ir elektrodu klāsts uz mikroshēmas, kas atrodas blakus viņa smadzeņu daļai, kas kontrolē motorisko aktivitāti. Mikroshēma ir mazuļa aspirīna lielumā: tās 100 sīkie, līdz matiem plānie elektrodi uztver smadzeņu pārraidītos elektriskos signālus, katrs elektrods uztver signālus no dažiem blakus esošajiem neironiem. Kā parādīts videoklipā, kuru noskatījos pagājušā gada beigās, uz pjedestāla ir pieskrūvēts kvadrātveida, pelēks spraudnis; spraudnis ar vadiem ir pievienots blakus esošajam datoram. Kad Nagles neironi uzliesmo, impulsus nolasa un atkodē programmatūra, kas var interpretēt neironu kopu elektriskos uznirstošos signālus. Dators nolasa Nagles domas – vai vismaz elektrodu ierakstītos lēcienus – un atšifrē dažas vienkāršas komandas, kas izrunātas smadzeņu elektriskajā valodā.

Nagle sēž roku protēzes priekšā. Sākotnēji paredzēts amputētajiem, kuri to kontrolētu, raustot muskuļus roku celmos, un robotizētā ekstremitāte ir pievienota datoram un atvērsies un aizvērsies, kad Nagle iedomāsies, ka viņš atver un aizver savu kreiso roku. Nagle var būt paralizēts, bet viņa smadzeņu neironi, kas kontrolē motorisko aktivitāti, ir diezgan veseli.

Snap, sprakšķ, pop.

Es dzirdu, kā tehniķis lūdz Nagli iztēloties izmantot viņa roku. Viņš dara. Tas iedarbina attiecīgos neironus viņa motoriskajā garozā, radot elektrisku signālu, ko uztver implantētie elektrodi un ko dekodē dators - notikumu virkne, kas izraisa mākslīgā īkšķa un rādītājpirksta atvēršanos un aizvēršanos.

Ietekme uz Nagli un citiem līdzīgiem cilvēkiem, kurus ievainojumi vai deģeneratīvas neiroloģiskas slimības ir iesprostoti nefunkcionējošajos ķermeņos, ir brīnišķīgi. Nagle ir pirmais cilvēks, kuram rokas protēze ir operēta tikai ar prātu. Apmeklējot savu istabu palīdzības iestādē uz dienvidiem no Bostonas, es tālāk novēroju, kā Nagle datorā vada kursoru, kas ļauj viņam sūtīt un saņemt e-pastus, spēlēt vienkāršas spēles un vadīt televizoru. Viņu ieskauj viņa draugu un ģimenes fotogrāfijas un viņa īstā Boston Red Sox svētnīca un viņu 2004. gada uzvara Pasaules sērijā, Nagle strādāja kopā ar tehniķi Maryam Saleh, kad viņa kalibrēja datoru viņa smadzenēm. Iestatījums ir apjomīgs, apmēram veļas mašīnas lielumā, ar diviem monitoriem tehniķim un vienu Naglei.

Kad es viņu ieraudzīju, Nagle bija noguris un mazliet kaprīzs, viņa izturēšanās ar kursoru bija elementāra. Viņš ar kursoru mēģināja noķert animāciju ar nelielu naudas maisu. Es šodien to nevaru dabūt, pat ne tuvu, viņš sūdzējās.

Vēlāk Salehs iestatīja datoru tā, lai Nagle varētu mainīt kanālus televizorā, un ar pūlēm Nagle spēja pārslēgt kanālu. Iespējams, ka tajā dienā problēma bija arī reportiera klātbūtne. Zinātnieks, kas galvenokārt bija atbildīgs par Nagles ierīci, neirozinātnieks Džons Donogjū no Brauna universitātes, man apliecināja, ka viņa pacientam pagātnē ir bijis daudz labāk. Nagle man pastāstīja, ka dienu pirms manas vizītes viņš bija veiksmīgi manipulējis ar progresīvāku roku protēzi ar locītavām, kas ļāva veikt cilvēka līdzīgas kustības. Tas darbojās patiešām labi, saka Nagle. Es varētu to pārvietot visapkārt.

Tas ir iepriecinoši, ka sistēma ir tik labi darbojusies, saka Leigh Hochberg, Hārvardas universitātes neirologs un eksperts pacientu ar smagiem kustību traucējumiem. Hohbergs ir galvenais pētnieks ASV Pārtikas un zāļu administrācijas pētījumā, kas apstiprināts pagājušā gada aprīlī, lai pārbaudītu implantus pieciem pacientiem. (Līdz šim Nagle ir vienīgais brīvprātīgais izmēģinājumā.)

Pagaidām tehnoloģija ir ļoti neapstrādāta. Dators saprot tikai niecīgu daļu no tā, kas notiek Nagles smadzenēs, kur vienā reizē var darboties miljardiem neironu ar triljoniem mijiedarbības. Tomēr implants ir nozīmīgs solis, neiroloģisks Rosetta akmens vēstures vissarežģītākajā atšifrēšanas projektā, kas, iespējams, netiks pabeigts gadu desmitiem, ja vispār.

Pirmais solis
Nagle nav pirmais cilvēks, kuram ir veikta implantēta BCI. Deviņdesmito gadu beigās neirozinātnieks Filips Kenedijs, Atlantas neiroprotezēšanas uzņēmuma Neural Signals līdzdibinātājs un izpilddirektors, implantēja elektrodus pacientu smadzenēs. Bet Kenedijs implantēja tikai divus stikla elektrodus, līdz šim tika uztverts mazāk neironu signālu, nekā tas ir iespējams ar Nagle masīvu. Kenedija subjekti varēja pārvietot kursoru tikai uz augšu un uz leju datora ekrānā. Donoghue cer padarīt tehnoloģiju daudz funkcionālāku. Papildus tam, ka Donogjū ir Brauna neirozinātnes profesors, viņš ir Foksboro, MA, Kiberkinetikas neirotehnoloģiju sistēmu līdzdibinātājs un galvenais zinātniskais darbinieks, kuram pieder tehnoloģija un kas vada izmēģinājumu. Uzņēmums Cyberkinetics cer piecu gadu laikā pārdot savu Braingate neironu interfeisa sistēmu pacientiem, kuri cieš no kvadriplegijas un citiem novājinošiem stāvokļiem, tostarp dažiem insulta veidiem un amiotrofisku laterālo sklerozi (Lou Gehrig slimība), saka uzņēmuma prezidents un izpilddirektors Timotijs Surgenors. Surgenor iztēlojas Braingate versiju, kas ļautu pacientiem ar domu spēku vien vadīt ratiņkrēslus, kas aprīkoti ar mākslīgām rokām un rokām, aizvērt žalūzijas saulainā telpā un veikt citus līdzīgus uzdevumus.

Ideja par uzņēmuma dibināšanu Donogū radās 2000. gadā sarunā ar postdoktu Nikolasu Hatsopulu. Sākotnēji, saka Hatsopuls, kurš tagad ir neiroanatomijas docents Čikāgas Universitātē, pētījums bija paredzēts tikai tam, lai izpētītu, kā neironi kontrolē pērtiķu kustības. Tad kādu dienu laboratorijas gaitenī Donogjū sacīja: Kāpēc mums neizveidot uzņēmumu un nenodot to cilvēkiem? Hatsopuls labprāt piekrita. Kopš tās dibināšanas 2001. gada maijā uzņēmums Cyberkinetics ir savācis vairāk nekā 15 miljonus ASV dolāru un iztērējis aptuveni 10 miljonus ASV dolāru, un tai būs nepieciešami vairāk 40 līdz 50 miljoni ASV dolāru, lai turpinātu darbību nākamo trīs līdz piecu gadu laikā, līdz uzņēmums Braingate tiks apstiprināts un to varēs pārdot. Surgenor saka, ka ierīcei joprojām ir jābūt racionalizētai un padarītai bezvadu un automatizētai, lai Nagle un citi to varētu izmantot paši.

Zinātnieki, kas sadarbojas ar Donoghue uzņēmumā Brown and Cyberkinetics, ir vieni no tiem daudzajiem visā pasaulē, kuri strādā pie nākamās paaudzes neironu protezēšanas, tas ir, protēžu ierīcēm, kuras animē tikai cilvēka doma. Donoghue saka, ka šis pētījums kādu dienu ļaus invalīdiem staigāt, un tas, iespējams, ļaus Nagle atkal izmantot savas rokas, papildinot bojāto, organisko nervu sistēmu ar funkcionālu kibernētisko sistēmu. Šādi apgalvojumi būtu šķitis izdomāti tikai pirms dažiem gadiem, taču citi zinātnieki tos uzskata par ticamiem. Tā ir ļoti liela iespēja, ka mēs to varam izdarīt, saka Pitsburgas universitātes neirozinātnieks Endrjū Švarcs.

Tomēr tajā pašā laikā Schwartz ir skeptisks par to, ka Donoghue pašreizējā ierīce darbojas tikpat labi, kā tiek reklamēta. Viņš saka, ka kustības, ko viņi saņem, ir rupjas. Nav skaidrs, cik labi ir cilvēka [neironu signālu] ieraksti; viņi mums to vēl nav teikuši. Švarcs arī prāto, vai spēļu spēlēšana, e-pasta sūtīšana un televizora ieslēgšana patiešām uzlabos pacienta dzīves kvalitāti, ja vien pacients nebūs ieslēgts, tas ir, tik pilnīgi paralizēts, ka nevar ne runāt, ne aci mirkšķināt, un tādējādi viņš nav. nevar izmantot datora saskarnes, kas ir aktivizētas ar balsi un acīm. Lai tas būtu noderīgs, tam būs jābūt daudz labākam, jādara vairāk lietu, viņš saka. Paša Švarca laboratorija ir izstrādājusi BCI pērtiķiem, kas trīsdimensiju telpā kustina roku ar cilvēcisku diapazonu un veiklību.

Neirozinātnieks Migels Nikoleliss no Djūka universitātes, vēl viens eksperts BCI jomā, noraida Nagles izmēģinājumu kā triku. Viņš saka, ka ir arī citas protezēšanas ierīces un saskarnes, kas var veikt šīs darbības. Lai veiktu ķirurģisku iejaukšanos, jums ir jādara kaut kas dziļāks. Es domāju, ka viņi izlaida pāris soļus, lai to sagatavotu cilvēkiem. Viņš saka, ka, piemēram, elektrodi ir jutīgi pret aizsērēšanu ar organiskām vielām. Patiešām, lai pareizi darbotos, Nagles implants var būt periodiski jānomaina ķirurģiski. Nicolelis uztraucas par neveiksmēm laukumā, ja kaut kas noiet greizi, piemēram, infekcija pēc operācijas. Nicolelis plāno tuvākajā nākotnē implantēt savus sensorus cilvēkiem, taču tikai akadēmiskas izpētes nolūkos. Viņš kritiski vērtē Cyberkinetics komerciālo motivāciju: viņš baidās, ka uzņēmums vairāk rūpējas par skaidru naudu un sava darba popularizēšanu, nevis par vislielāko labumu sniegšanu pacientiem.

Citi neirozinātnieki atbalsta Donohu. Es domāju, ka ir pienācis laiks to darīt ar cilvēkiem, saka Ričards Andersens, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta vadošais neirozinātnieks, kurš arī gatavojas veikt pētījumus par cilvēkiem, izmantojot viņa laboratorijā izstrādātās implantētās elektrodu ierīces. Neirozinātnieks Bils Hītderks, kurš vadīja neironu protezēšanas programmas Nacionālajā neiroloģisko traucējumu un insultu institūtā līdz 2003. gadam un pārraudzīja dotācijas Donoghue, Nicolelis un citiem galvenajiem pētniekiem, norāda, ka FDA apstiprināja kiberkinētikas izmēģinājumus kā drošus un daudzsološus. Viņš saka, ka Donogjū eksperimenti ir atbildējuši uz būtisku jautājumu, ko nevarēja atrisināt pētījumos ar dzīvniekiem: vai cilvēka motorie neironi joprojām uzliesmo tāpat kā veselam cilvēkam pēc ilgstošas ​​ekstremitāšu paralīzes? Viņš saka, ka tas bija svarīgs iemesls, lai veiktu šo eksperimentu ar cilvēku. Tagad mēs zinām, ka šūnas joprojām darbojas.

Donoghue saka, ka tiek veikti visi piesardzības pasākumi, lai aizsargātu pacientus, taču piekrīt, ka Nagle nespēj izpildīt komandas ļoti prasmīgi. Viņš saka, ka tas nav tā, kā spējīgs cilvēks kontrolē peli. Viņš apgalvo, ka četrkārīgam cilvēkam pat ierobežotas spējas ir labākas nekā nekādas.

Potenciālajiem Braingate kritiķiem Nagle saka: aiciniet viņus nokāpt un apskatīties. Uzmetot skatienu savai istabai un nekustīgajam ķermenim, Nagle saka: Šī ir mana dzīve. Es pieteicos to darīt.

Nagle saka, ka Braingate viņam šobrīd ir ierobežota palīdzība, jo viņš to var izmantot tikai tad, kad tehniķis ir klāt, un tas katru reizi ir jākalibrē. Sveiki, es vēlos atkal staigāt vai izmantot šo ratiņkrēslu. Bet tas ir pirmais solis. Jautāts, vai viņš domā, ka Cyberkinetics varētu būt steigšus uzsākt agrīnus izmēģinājumus savu komerciālo ambīciju dēļ, Nagle saka, ka viņu tas neuztrauc. Es domāju, ka viņiem tas bija vajadzīgs, lai iegūtu finansējumu, un paldies Dievam, ka viņi to saņēma. Ja viņi var [man palīdzēt] izveidot šo ratiņkrēslu un pārdot [šo iespēju citiem], tad es esmu par to.

Lasīšanas nolūks
Donoghue darbu vislabāk var saprast zinātnisko centienu kontekstā, lai interpretētu neironu darbību un iedarbotos uz to. Daži zinātnieki, piemēram, Donoghue, vēlas implantēt elektrodus, lai ātrāk iegūtu vairāk neironu datu; citi nav pārliecināti, vai implanti ir nepieciešami. Taču visi ir ieinteresēti izprast, kā smadzenes var strādāt ar datoru, lai radītu praktiskas tehnoloģijas dažādiem mērķiem.

Neironu valodas vārdus var saklausīt neironu elektriskajās smailēs – lai gan daži neirozinātnieki ir ierosinājuši izveidot BCI, uzraugot plašākus, dziļākus smadzeņu darbības laukus, izmantojot elektroencefalogrāfiju, kam nebūtu nepieciešama elektrodu ķirurģiska implantācija. EEG sensori ir guvuši zināmus panākumus, taču tie ir radījuši tikai vājus signālus, salīdzinot ar implantiem, kas uztver neironu tapas.

Spike ir elektriskā pārsprieguma virsotne, darbības potenciāls, kas rodas, kad neirons tiek aktivizēts un aizdegas. Vienā no monitoriem, kas parāda Nagles smadzeņu darbību, ekrānā rindās tiek atskaņoti desmitiem darbības potenciālu, kamēr dators apkopo signālus no Nagles implantā esošajiem elektrodiem, no kuriem katrs reģistrē desmitiem neironu darbību. Kad neirons uzliesmo, līnija uz monitora sāk pieaugt proporcionāli elektriskajam pārspriegumam, un pēc tam, pārvietojoties ar ātrumu, kas vairāk nekā 100 reižu ātrāks par acs mirkšķināšanu, tas sasniedz maksimumu, kas izraisa pop. Kad neirons ir uzliesmojis, tā elektriskais signāls atkal pazeminās, un izeja vai nu paliek līdzena, vai atkal sāk pacelšanos.

Neironi, kad tie ir aktīvi, uzliesmo no 20 līdz 200 reizēm sekundē. Smailes laiks un atrašanās vieta smadzenēs, kā arī vairāku smailu mijiedarbība starp neironiem rada saskaņotus signālus, kas tiek pārvērsti muskuļu kustībās un visos citos smadzeņu izvados.

Izpratne par to, kā neironu grupējumi darbojas motora aktivitātei, ir salīdzinoši vienkārša, saka Hatsopuls, kurš palīdzēja rakstīt Braingate algoritmus. Kad mēs iemācīsimies lasīt vairāk neironu vienlaikus, tas galu galā mums pastāstīs, kā darbojas augstākas smadzeņu funkcijas, piemēram, emocijas un citi uzvedības un domāšanas procesi.

Veicot izmēģinājumus ar cilvēkiem, Donoghue ir apsteidzis savus kolēģus, lai gan citi zinātnieki plāno savus klīniskos pētījumus ar neiroprotēzēm, kuras tiek kontrolētas ar implantētiem elektrodiem. Atlantā Kenedija uzņēmums ir saņēmis FDA apstiprinājumu, lai pārbaudītu viena un divu elektrodu implantus pacientiem ar smagu invaliditāti. Uzņēmumā Caltech Andersena komanda ir sākusi eksperimentēt ar cilvēkiem, kuri cieš no epilepsijas, izmantojot smadzeņu implantus, kas ir ķirurģiski iestrādāti prefrontālajā garozā (zonā, kas palīdz plānot un veikt ķermeņa kustības); implanti uztver tuvojošos lēkmi un veic nelielus elektriskās strāvas triecienus, lai to izslēgtu. Lai gan Andersenam nav komerciālu plānu attiecībā uz ierīci, viņš plāno paplašināt cilvēku testus klīniskajos pētījumos.

Andersens arī paplašina savu darbu ar pērtiķiem; viņš ir implantējis sensorus pērtiķa smadzeņu zonās, kas darbojas labāk, un atšifrējis dažus elektriskos signālus, ar kuriem mērkaķis plāno darbības, un citus, kas, šķiet, nosaka tā motivāciju veikt noteiktu varoņdarbu. Mums ir atšķirīga pieeja no Donoghue darba, saka Andersens. Mēs lasām nolūku, turpretim Donogjū pieskaras smadzeņu motoriskās darbības daļai. Pērtiķi ar elektrodiem jebkurā smadzeņu reģionā var pārvietot kursorus un ierīces, saka Andersens.

Duke’s Nicolelis ir izgudrojis sistēmu, kas ļauj pērtiķim pārvietot roku protēzi uz augšu un uz leju, lai piegādātu uzkodas. Nicolelis arī savienoja sava pērtiķa smadzenes ar internetu un lika pērtiķim darbināt robota roku 950 kilometru attālumā. Viņš ir pārbaudījis cilvēkus ar dziļiem smadzeņu implantiem, lai izpētītu modeļus, kādos viņu neironi šauj, izspiežot bumbiņas. Līdz šim viņš ir ierakstījis līdz pat 50 šūnu izvadi un izmanto šos elektriskos datus, lai izstrādātu algoritmus kursora pārvietošanai. Viņš arī pēta, kā smadzeņu neironi pielāgojas robotu roku un mašīnu lietošanai, jo neironi tiek nepārtraukti pārveidoti, iegūstot jaunu informāciju un prasmes.

Šāda veida eksperimenti strauji attīsta tehnoloģiju, dodot tai arvien vairāk iespēju palīdzēt pacientiem. Pitsburgas Universitātē Švarcs ir veicis eksperimentus, kas ļauj pērtiķiem plūstošāk pārvietot mākslīgo roku un roku. Viņš saka, ka šīm ierīcēm ir cilvēka rokas un elkoņa kustības pakāpes. Viņa komanda vēlas pārbaudīt savu roku uz cilvēkiem. Mēs esam piecu gadu horizontā, saka Švarcs, lai roka labi darbotos cilvēkiem.

Ping! Pong!
Brūnais neiroķirurgs Gerhards Frīss 2004. gada jūnijā veica Nagles implantācijas operāciju Rodailendas slimnīcā Providensā. Frīss ir eksperts tādu neiroierīču implantēšanā kā Activa smadzeņu stimulatori Parkinsona pacientiem, kas kontrolē ar šo slimību saistīto muskuļu trīci. Uz plastmasas modeļa Frīss man parādīja vietu, kur viņš izurbis nelielu caurumu Nagles galvaskausā virs apgabala, kas kontrolē kreiso roku. Pēc tam Frīss ievietoja implantu, izmantojot pneimatisko ievietotāju — ierīce, pēc viņa teiktā, ir kā skavas lielgabals, kas izšauj elektrodu bloku smadzenēs.

Nagle vispirms tika pakļauta vispārējai anestēzijai, lai gan Friehs saka, ka nākotnē tas var nebūt vajadzīgs. Pēc tam tehniķi izmantoja Nagles smadzeņu magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (MRI), lai precīzi noteiktu viņa anatomijai raksturīgo motorās garozas zonu. Operāciju zālē Frīss izmantoja MRI datus, lai norādītu viņu uz precīzām koordinātām Nagles smadzenēs, un pēc tam pagrieza ātrgaitas urbi, lai noņemtu pusdolāra lielu galvaskausa apli. Frīss ievietoja četru reiz četru milimetru elektrodu mikroshēmu, vadus un pjedestālu un nomainīja galvaskausa gabalu. Kopējais darbības laiks: apmēram četras stundas.

Pēc sešām nedēļām, kad Nagles brūces bija sadzijušas un tūlītējie infekcijas draudi bija garām, pētnieki gatavojās pārbaudīt Braingate. Kiberkinētikas tehniķis Ābrahams Kaplans, kurš divas vai trīs reizes nedēļā zvana ar Salehu, lai veiktu Braingate darbību palīdzības centrā, kurā dzīvo Nagle, atceras pirmo reizi, kad viņi pievienoja Naglei 2004. gada augustā. Šīs atklāšanas video. eksperimentu, Nagle sēž savā krēslā, un Salehs lūdz viņam iedomāties, ka viņš pavirza roku pa kreisi. Dators pārraida signālu momentus un plēksnes, kas skrien pa ekrānu, nolasot smadzeņu reāllaika pļāpāšanu, ko tas pareizi pārvērš kursorā, kas pārvietojas pa kreisi Nagles ekrānā. Nav slikti, cilvēk, saka Nagle, nav slikti.

Drīz pēc tam Nagle prata ar prātu uz ekrāna uzzīmēt neapstrādātu apli, un viņš sāka spēlēt tenisa spēli un iemācījās pārvietot kursoru klikšķu komandām, kas kontrolē viņa televizoru, ieslēdzot un izslēdzot to, mainot stacijas un skaļuma regulēšanu. Tas ir kā braukt ar velosipēdu, saka Donogjū. Sākumā viņš ļodzās, pārlieku pagriežas, un tad pēkšņi brauc. Nagle vienlaikus var runāt un vadīt datoru, tāpat kā vesels cilvēks var dziedāt dziesmu un staigāt. Tas ir svarīgi, jo viņam nav aktīvi jādomā par roku pārvietošanu pa kreisi vai pa labi, saka Donogjū. Viņš tikai domā par kursora pārvietošanu, un tas kustas.

Lai saprastu, ko Braingate nozīmē Naglei, es apmeklēju Hārvardas neirologu Leju Hohbergu. Hohbergs, kurš ir konsultants Spauldingas rehabilitācijas slimnīcā Bostonā, strādā ar pacientiem, kuri guvuši insultu vai smagus muguras smadzeņu bojājumus. Viņš man parāda Assisted Technology Group istabu Spauldingā, kur pacienti ar četrām kājām un citi smagi invalīdi ierodas, lai darbinātu datorus un citas iekārtas, izmantojot ierīces, kas savienotas ar plakstiņiem, lūpām vai mēlēm, neatkarīgi no tā, ko viņi var pārvietot. Tiem, kuriem nav muskuļu kustības, īpašas kameras izseko skolēna kustību, ko pacienti ir iemācījušies kontrolēt, lai darbinātu kursorus. Citi ieelpo un izelpo caur salmiņu, lai pārvietotu ratiņkrēslu.

Hohbergs ir galvenais pētnieks Cyberkinetics FDA izmēģinājumam Spauldingā; šī bija otrā vieta, kas tika izvēlēta izmēģinājumam pēc Sargent Rehabilitation Center Warwick, RI, Nagles izmēģinājuma bāzes. Hohbergs un līdzpētnieks Džoels Steins, Spauldingas insulta programmas medicīnas direktors, ir sākuši pieņemt darbā pacientus, lai aizpildītu FDA licencē atļautās vietas. Ķirurgs arī vēlas atvērt citu klīniskās izpētes vietu, iespējams, Vidusrietumos. Tas kļūs vēl svarīgāks, ja FDA apstiprinās II fāzes izmēģinājumus ar cilvēkiem, kuros būtu iesaistīti līdz pat vairākiem desmitiem pacientu.

Es domāju, ka īstermiņā mēs nemeklējam zāles pret muguras smadzeņu traumām, saka Steins, kurš tomēr uzskata, ka ilgtermiņā Braingate būs noderīga pacientiem ar noteikta veida motora traumām. Mēs nevēlamies to pārpārdot saviem pacientiem, taču potenciāls nākotnē ir liels.

Domas krāsa
Brauna universitātē es satiku datoru ekspertu Maiklu Bleku, slavenā Xerox Palo Alto pētniecības centra Kalifornijā absolventu. Bleks ir vislabāk pazīstams ar to, ka mēģina izstrādāt mašīnas, kas spēj redzēt, lai gan viņš ir arī veicis pētījumus par smadzeņu un datora saskarnēm. Black tika ātri pārdots par iespējamām Braingate priekšrocībām un uzņēmās uzdevumu izveidot uzlabotus algoritmus neironu lēcienu atšifrēšanai. Teorētiski labāka atšifrēšana ļautu precīzāk kontrolēt motoru. Viņš man parādīja dažas diagrammas ar krāsainiem pikseļiem, ko viņš izstrādāja, lai vizualizētu, kas notiek, kad neirons uzliesmo. Katra diagramma attēlo neirona darbību dažādās rokas kustībās. Diagramma ir zila, kur neirons ir neaktīvs un iekrāsots purpursarkanā, oranžā krāsā, un pēc tam sarkanā krāsā, kur tas kļūst satraukts un strauji palielinās. (Piemēram, zils lauks ar spilgti sarkanu plankumu augšējā labajā stūrī nozīmē, ka šis neirons kļūst aktīvs, kad pērtiķa roka virzās uz augšu un pa labi.) Šie režģi norāda Blekam neirona šaušanas modeļus, kurus viņš var modelēt. lai paziņotu datoram, ka notiek doma komanda un ka tam ir jāveic atbilstoša darbība. Viņš saka, ka šo modeļu izveides atslēga ir smadzeņu neironu apbrīnojamā tendence uzliesmot salīdzinoši konsekventos modeļos – pietiekami konsekventi, lai dators tos varētu precīzi interpretēt.

Ēkā pāri Brauna pilsētiņai es runāju ar citu Donoghue komandas locekli Arto Nurmiko, somu elektroinženieri un fiziķi, kurš pazīstams ar saviem atklājumiem lāzeroptikas un pusvadītāju jomā. Viņš un Donoghue strādā, lai vienkāršotu Braingate un aizstātu titāna pjedestālu un prototipa apjomīgo aparatūru ar daudz mazāku iekšējo sistēmu, kas savienotu implantu ar matu plānu optiskās šķiedras kabeli, kas iet zem pacienta ādas. Optiskās šķiedras kabelis padotu signālus no smadzenēm uz sirds elektrokardiostimulatora izmēra procesoru, kas tiktu implantēts krūtīs.

Tehnoloģijas izstrāde prasīs kādu laiku. Bet Nurmikko saka, ka šajā nākamās paaudzes sistēmā saziņa starp smadzenēm un mašīnu būtu divvirzienu, sensorā informācija no robotizētas ekstremitātes tiktu pārraidīta atpakaļ smadzenēs, tāpat kā veselam cilvēkam. Kad pacients sasniedz, piemēram, glāzi ūdens, šāda nervu atgriezeniskā saite palīdzētu smadzenēm un datoram aprēķināt pūles, kas nepieciešamas, lai to uzņemtu.

Gaida palīdzību
Vai šīs ierīces uzlabos cilvēku dzīvi? Pats Nagle saka, ka Braingate, vismaz savā pašreizējā formā, viņam ir tikai nedaudz noderīga. Viņš saka, ka tas tika darīts, lai redzētu, vai es varu pārvietot kursoru ar domu, un es to izdarīju apmēram trīs minūtēs. Taču Nagle pārliecinoši norāda, ka iepriekš neko daudz nedarīja. Es sēdēju šeit septiņas dienas nedēļā bez ko darīt, tāpēc es teicu: 'Kāpēc ne?'

Saskaņā ar FDA protokolu pētījums, kurā iesaistīts Nagle, ilgs gadu. Man būs jāizlemj nākamā gada jūnijā, vai es vēlos to izņemt. Es neesmu pārliecināts, ka turpināšu. Es varētu vēlēties pagaidīt, līdz viņiem būs mazāks un ērtāk lietojams. Es viņam jautāju, vai viņš domā, ka viņš atkal staigās, un viņš saka, ka tā viņš ir tiešām gaidu.

Deivida Jūinga Dankana nākamā grāmata, Ģenētiķis, kurš spēlēja stīpas ar manu DNS un citiem biotehnoloģiju robežām , iznāks maijā.

paslēpties