ニューロインターフェースは「ロックされた」人々とのコミュニケーションを可能にしました

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Anonim
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ニューロインターフェースを持つ研究参加者

科学者の国際チームは、閉じ込め症候群の患者が尋ねられた質問に「はい」または「いいえ」で答えることができるシステムを開発しました。研究の結果は、ジャーナルP LoSBiologyに掲載されました。

閉じ込め症候群とは、影響を受けていない感情や思考で完全に意識している間、患者が動いたり話したりすることができない完全な筋肉麻痺の状態を指します。これらの人々の何人かは目の動きで言われたことに反応することができます、残りの状態は実質的に昏睡状態と同じです(この場合、それは「完全に閉じ込められた人」症候群と呼ばれます)。この状態は、頭部外傷、脳卒中、脳炎、ポリオ、および運動ニューロンまたはその軸索の損傷に関連するさまざまな神経障害によって引き起こされる可能性があります。

既存の実験的ニューロコンピューターインターフェース(NCI)は、「ロックされた」人々と通信する能力を部分的に回復できますが、電極を脳に直接埋め込む必要があります。脳波の登録(脳波記録、EEG)および脳活動の他のいくつかの症状に基づいて同様のインターフェースを作成する試みは、まだ成功を収めていません。

閉じ込められた人の症候群と通信するための非侵襲的技術を求めて、チュービンゲン大学の研究者は、ドイツ、米国、中国、スイスの他の研究センターの同僚と、近赤外線の機能分光法に基づくシステムを作成しました(fNIRS)。この方法は、大脳皮質のさまざまな部分の活動を、それらの血流の強さによって評価することを可能にします-組織とは対照的に、ヘモグロビンは近赤外線をよく吸収します。

システムは、運動ニューロンの死が進行性の筋肉麻痺につながる不治の病である筋萎縮性側索硬化症の結果として閉じ込め症候群を発症した4人の患者をテストしました。実験では、研究者は教師あり機械学習(サポートベクターマシン)を使用して、前頭葉中央皮質の血流の変化に基づいて応答の有無を区別するアルゴリズムをトレーニングしました。これを行うために、彼らは、患者が明らかに正しい(たとえば、「パリはフランスの首都」)または正しくない(たとえば、「パリはドイツの首都」)と反応したときに、fBICSメソッドを使用してそのような変更を登録しました。ステートメント。 3人の患者が数週間にわたって46回のトレーニングセッションを受け、4回目は20回でした。fBICSに加えて、科学者は参加者の注意力をチェックするためにEEGを記録しました。睡眠、昼寝、瞑想に対応する低周波のデルタ波とシータ波は、システムエラーの数の増加。

トレーニングの結果、システムは70%の精度で「はい」と「いいえ」の回答を区別することができました。その後、患者さんから質問が出始めましたが、答えは不明です(「痛みはありますか?」「ロンドンに行きたいですか?」など)。各質問は10回繰り返され、システムが少なくとも7回「はい」の回答を記録した場合、それは患者の本当の意見と見なされました。

したがって、システムの助けを借りて、科学者と親戚は「ロックされた」患者と通信することができました。たとえば、参加者の1人は、別の参加者がスペインの兄を訪ねてニューヨークに行きたいと言い、年配の患者は孫娘と彼女より若い男性との結婚に対して否定的な態度を示しました。

研究者たちは、自分たちの容疑が自分たちの状態での生活にどれほど満足しているかという問題に興味を持っており、作品の著者の1人であるNiels Birbaumerによると、参加者全員が「人生は美しい」と報告しました。この直感に反する発見は、安定閉じ込め症候群のほとんどの患者が自分たちの生活に満足していることを示す2011年の研究と一致しています。これは、安楽死の要求を処理するときに考慮する必要があります(閉じ込め状態が安定すると、生活に対する態度が改善する可能性があります)。研究チームUjwalChaudharyの別のメンバーが説明したように、この状態の人々の脳は、精神を保護しようとすると、否定的な感情を処理する能力を失うという仮説があります。

世界中の科学者のグループがニューロインターフェースの開発と改善に取り組んでおり、多くの科学者がかなりの成功を収めています。例として、プロテーゼの個々の指を制御し、独立して食事をし、手足が麻痺した場合に動き回って人工の手に触れ、損傷後に脊髄を部分的に回復できるシステムを挙げられます。最近、アメリカと中国のチームは、非侵襲的なニューロインターフェースの速度を1秒あたり最大1文字にすることに成功しました。

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