В ходе первой в своем роде операции микрочипы, имплантированные в мозг парализованного мужчины, позволили ему снова двигаться и чувствовать. Пациент Кит Томас смог превращать свои мысли в электрические сигналы, которые заставляли работать его мышцы и спинной мозг благодаря алгоритмам искусственного интеллекта.
Медицинский институт Фейнштейна при Northwell Health в Нью-Йорке провел 15-часовую операцию двойного нейронного шунтирования, чтобы сформировать «электронный мост», позволяющий восстановить поток информации между мозгом и телом, не оставаясь при этом подключенным к компьютеру в лаборатории.
«Это первый случай, когда мозг, тело и спинной мозг человека с параличом были электронным способом соединены друг с другом, чтобы восстановить движение и чувствительность», — сказал Чад Бутон, профессор Института биоэлектронной медицины в Институте Фейнштейна, который разработал эту технологию.
«Когда участник исследования думает о движении руки или кисти, мы «усиливаем» его спинной мозг и стимулируем его мозг и мышцы, чтобы помочь восстановить связи, обеспечить сенсорную обратную связь и стимулировать восстановление», — сказал Бутон, который также является вице-президентом по перспективным разработкам в Northwell Health.
Томасу 45 лет, он получил травму спинного мозга, нырнув три года назад. Он не мог двигаться ниже груди. Через четыре месяца после операции он может сам вытирать рот салфеткой и почесать лицо, поскольку один бицепс полностью окреп. Первое, что сделал Томас после операции — сжал руку своей сестры, от чего у него на глазах выступили слезы.
«Было время, когда я даже не знал, буду ли я жить или захочу ли этого, честно говоря. А сейчас я могу почувствовать прикосновение чьей-то руки, держащей мою. Это потрясающе», — сказал Томас.
Это клиническое испытание отличается от того, которое проводилось в Лозаннском университете, где интерфейс мозг-спинной мозг позволил парализованному человеку снова ходить.
«Мы восстанавливаем и движение, и чувство осязания», — объяснил Мэттью Либасси, представитель Northwell Health, в интервью AI Business. Он отметил, что восстановление функций руки и кисти «чрезвычайно важно» для людей с параличом, которые составляют половину пациентов с травмами спинного мозга.
По данным Института Фейнштейна, более 100 миллионов человек во всем мире страдают от какой-либо формы паралича или нарушения двигательной активности.
Предыдущие исследования Бутона и его коллег, в которых использовался один нейронный шунт, имели ограниченный успех. Хотя они и стимулировали движение, пациенты должны были оставаться подключенными к компьютерам и находиться в лаборатории.
От мысли к движению и ощущениям: как это работает
В течение нескольких месяцев исследователи и врачи картировали мозг Томаса с помощью функциональной МРТ, чтобы определить области, связанные с движением руки и ощущениями. Используя эти данные, хирурги имплантировали микрочипы в его мозг. Томас был в сознании во время части процедуры, рассказывая хирургам, какие ощущения он чувствует в своих руках, пока они зондировали его мозг.
«Поскольку у нас были снимки Кита, и он разговаривал с нами во время части операции, мы точно знали, куда поместить имплантаты в мозг», — сказал доктор Ашес Мехта, который выполнил имплантацию в мозг. «Мы вставили две микросхемы в область, ответственную за движение, и еще три в ту часть мозга, которая отвечает за осязание и чувство в пальцах».
Два порта, выступающие из головы Томаса, подключены к компьютеру, который использует искусственный интеллект для чтения, интерпретации и преобразования мыслей в действия.
Все начинается с того, что Томас думает о том, что хочет сделать, это отправляет электрические сигналы от имплантата в мозге к компьютеру. Компьютер посылает сигналы к электродным пластырям, размещенным над его позвоночником и мышцами предплечья. Тем временем маленькие датчики на кончиках пальцев и ладони отправляют данные о прикосновении и давлении в его мозг.
«Этот двухплечевой электронный мост образует новый двойной нейронный шунт, направленный на восстановление как движения, так и чувства осязания», — говорят исследователи.
Удивительно, но другие части его тела также начинают проявлять признаки естественного восстановления. Томас ощущает новые ощущения в предплечье и запястье — даже когда система выключена.
В будущем ученые могут полностью отключить шунт и наблюдать изменения в его ощущениях. Томас будет укреплять собственные связи, процесс, называемый «пластичностью». Хирургия с применением искусственного интеллекта может лечить или излечивать пациентов с глухотой, слепотой, боковым амиотрофическим склерозом, болезнью Паркинсона или инсультом.