«Домашний» нейроинтерфейс уже почти два года помогает общаться пациенту с БАС

Утрата речи и невозможность пользоваться цифровыми устройствами для коммуникации сильно снижает качество жизни людей с тяжелыми двигательными нарушениями, например, при боковом амиотрофическом склерозе (БАС) или инсульте ствола головного мозга. Интерфейсы «мозг-компьютер» перспективны для восстановления коммуникации, однако для бытового применения им недоставало двух аспектов — независимое функционирование в домашних условиях и надежность в долгосрочной перспективе. Об успехе в обоих этих направлениях сообщают авторы статьи в Nature Medicine — пациент с БАС почти два года активно пользовался нейроинтерфейсом для декодирования речи и управления курсором, что обеспечило ему нормальное личное общение и даже позволило сохранить полную занятость, несмотря на паралич.

В 2023 году в клиническое исследование BrainGate2 был включен Кейси Харрел, 45-летний мужчина с параличом и тяжелым нарушением речи, вызванными БАС. В речевую моторную кору пациента установили четыре микроэлектродных массива (по 64 электрода в каждом). Сигналы нейронной активности, считанные массивами, обрабатывались с помощью трех независимых декодеров — таким образом их преобразовывали в слова, движения курсора и клики мыши. Расшифровка сигналов происходила в режиме реального времени, причем первый декодер («мозг-текст») работал непрерывно, а включение двух других опиралось на отслеживание взгляда. В случае ошибочной или неточной расшифровки пациент мог сам вносить исправления в текст, который отображался на экране. 

Первые 281 дней после имплантации микроэлектродов использование системы ограничивалось 2–4 сеансами в неделю под контролем одного из исследователей. Затем членов семьи Харрела, которые ухаживали за ним, обучили, как включать и настраивать систему в домашних условиях. Они сообщили, что ежедневная настройка занимала около 20 минут, после чего пациент до 19 часов мог использовать интерфейс без посторонней помощи (в среднем — около 9,5 часов в день). 

Функцию управления курсором добавили на 358-й день после имплантации. Это дало испытуемому возможность копировать и вставлять текст, декодированный речевым модулем, и использовать систему для повседневного общения, пользования интернетом и участия в видеозвонках. 

Через 22,6 месяца после операции пациент накопил более 3 800 часов работы интерфейса и использовал его в 444 из 653 дней, то есть практически ежедневно. Средняя скорость расшифрованной речи составила 56 слов в минуту, и 92% предложений пациент оценил как расшифрованные полностью или почти полностью правильно. А в контролируемом тесте точность расшифровки составила 99%. При этом Харрелу не давали указаний применять какую-либо конкретную стратегию работы с интерфейсом — напротив, авторы руководствовались тем, чтобы использование было естественным и минимально утомительным для пациента. Сперва он пытался использовать вокализованную речь, но со временем перешел на «беззвучную», напрягая только лицевые мышцы — по словам самого мужчины, это требовало меньше усилий.

Отдельно авторы исследования измерили, как меняются импульсы на микроэлектродах во время работы системы, и подтвердили, что она остается стабильной в течение как минимум 19 месяцев.

Таким образом, имплантируемый мозг-компьютерный интерфейс обеспечил добровольцу с БАС самостоятельную коммуникацию и управление компьютером, несмотря на вызванные болезнью паралич и нарушение речи. Авторы заключают, что это серьезный шаг на пути к созданию применимых в повседневной жизни нейроинтерфейсов, которые помогут людям с тяжелыми двигательными нарушениями.

Интерфейс «мозг-компьютер» на основе стандартной клавиатуры облегчает общение с парализованными людьми