Пациенты без сознания смогли управлять звуком силой мысли
Исследователи Колумбийского университета (США) разработали систему, которая позволяет некоторым пациентам с тяжелыми повреждениями мозга управлять звуковым сигналом с помощью мыслей. В исследовании, опубликованном в журнале Brain, участвовали 41 человек, которые не реагировали на обращения врачей. Примерно треть из них смогла менять частоту звуковых сигналов с помощью неинвазивного интерфейса «мозг — компьютер».
Сознание есть, а движения нет
Некоторые пациенты после тяжелых повреждений мозга выглядят так, будто находятся в коме, однако продолжают осознавать происходящее. Они могут понимать просьбы врачей, но не в состоянии моргнуть, сжать кулак или пошевелить пальцами ног. Это состояние называют когнитивно-моторной диссоциацией (CMD). Оно возникает, когда нарушается связь между областями мозга, отвечающими за мышление, и отделами, управляющими движениями.
В 2019 году команда невролога Яна Классена из Колумбийского университета обнаружила признаки скрытого сознания у 15% обследованных пациентов с повреждениями мозга, которые не подавали видимых ответных реакций. Для этого ученые использовали электроэнцефалографию (ЭЭГ) и искусственный интеллект, анализировавший электрическую активность мозга.
Записи показали, что некоторые пациенты пытались выполнять команды, хотя их мышцы не двигались. Позднее исследователи установили, что при CMD нарушается передача сигналов между областями мозга, отвечающими за сложные когнитивные функции и движения.
Такие пациенты чаще возвращаются в сознание и восстанавливают значительную часть повседневных навыков. Поэтому выявление скрытого сознания может помочь врачам оценивать перспективы восстановления.
«Мы показали, что обнаружение скрытого сознания обладает огромным потенциалом для принятия клинических решений», — говорит Классен, профессор неврологии и медицинский директор отделения нейрореанимации в медицинском центре
Как пациенты управляли звуком
Чтобы дать людям возможность общаться, ученые создали интерфейс «мозг — компьютер» без необходимости вживлять электроды в мозг. Вместо хирургического вмешательства они использовали ЭЭГ-электроды, которые и так применяют для наблюдения за пациентами в реанимации.
Участникам надевали наушники, через которые звучали сигналы определенной частоты. Записанный голос просил их мысленно попытаться открывать и закрывать руки, чтобы изменить высоту звукового сигнала. Компьютер у кровати в реальном времени анализировал электрическую активность мозга и корректировал звук. Голос подсказывал пациентам, когда частота менялась, и поздравлял их после достижения нужного результата.
После короткого обучения примерно каждый третий участник смог управлять звуком. При этом все пациенты, у которых когнитивно-моторную диссоциацию выявили с помощью отдельного обследования, справились с заданием. Удивительно, что некоторым удалось сделать это уже через несколько дней после тяжелого повреждения мозга.
Ранее исследователи продемонстрировали возможность получать простые ответы «да» или «нет» от пациента без видимых реакций с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Однако такое обследование сложно регулярно проводить в реанимации.
«Именно поэтому наша система представляет собой значительный шаг вперед, — отмечает Классен. — ЭЭГ ежедневно используют в клинической практике в отделениях интенсивной терапии. Единственная сложная часть — написанная нами компьютерная программа, которая анализирует данные в реальном времени и регулирует обратную связь с пациентом».
От простых сигналов к разговору
Участники исследования и их родственники положительно оценили возможность взаимодействия и предложили способы улучшить систему. Среди идей — использование голоса близкого человека, учет культурных особенностей и добавление функций, которые позволят сообщать о боли, голоде и других потребностях.
«Наша цель — усовершенствовать систему, чтобы пациенты могли сообщать врачам и близким о своем состоянии, например о боли или голоде, — говорит Классен. — Пациенты со скрытым сознанием или когнитивно-моторной диссоциацией не могут выразить эмоции или каким-либо образом общаться. Я думаю, наша работа способна принципиально изменить ситуацию».
Пока система позволяет выполнять лишь простую задачу, а не вести полноценный разговор. Однако результаты показывают, что неинвазивный интерфейс может стать способом связи с людьми, чье сознание остается недоступным для обычного общения.
