Американские ученые подвинули шаг поближе к развитию машины телепатии: они телеграфировали мозг человека до компьютеризированногоустройство, помогшее им определить при уровне значительно лучше, чем шанс, который мозговые сигналы представили который слово ончитал из списка.Исследование является работой команды, основанной в университете Юты в Солт-Лейк-Сити и также другом исследователе из университетаиз Вашингтона в Сиэтле. Работа об их исследовании была опубликована онлайн 1 сентября в Журнале
Невральная разработка.Для исследования, доктора Брэдли Греджера, доцент биоинженерии в университете Юты и коллегах, использовал читающее устройствомозговые сигналы через две сетки 16 «непроникающих» микроэлектродов, внедренных ниже черепа и расположенных на внешней вершинечасть мозга.Несмотря на то, что все еще первые годы, наиболее вероятные годы, прежде чем клинические испытания могут начаться, ученые предполагают, что устройство могло долгое время разрабатыватьсяназовите использование, чтобы помочь парализованным людям, которые полностью сознательны и знают, но не могут говорить, такие как пациенты с АЛЬСОМ (амиотрофическийбоковой склероз) или кто понес ущерб к стволу мозга (так называемая «бодрствующая кома»), например потому что ониимели инсульт или получили телесное повреждение.«Мы были в состоянии расшифровать произносимые слова с помощью, только сигнализирует от мозга с устройством, имеющим обещание для долгосрочного использования впарализованные пациенты, которые не могут теперь говорить», сказал Греджер прессу.
Greger и коллеги описывают, как с помощью пациента – волонтера, человека с тяжелыми эпилептическими приступами, уже имевшегоесли бы часть его черепа удалила так врачей, мог соответствовать электродам к его мозгу и попытке остановить приступы, они смогли поместитьдве сетки 16 микроэлектродов (каждый электрод был на расстоянии только в 1 миллиметр), непосредственно по центрам речи егомозг.Используя микроэлектроды и компьютер, они смогли взять и сделать запись мозговых сигналов путем обнаружения изменений в местном жителеполевые потенциалы (LFPs) от поверхности лицевой двигательной области коры головного мозга (который управляет говорящими движениями, такими как мышцырот, губы, язык и лицо) и область Верника, которая, как думают, вовлечена в языковое понимание.Они тогда попросили, чтобы пациент прочитал 10 слов снова и снова и контролировали сигналы его центры речи, сделанные, в то время как он читал.
Они попросили, чтобы он прочитал слова, которые будут очень полезны для человека, который парализован и не может общаться: например, да,нет, горячий, холодный, больше, меньше, привет, до свидания, хотящий пить, и голодный.После записи мозговых сигналов они нашли, что могли сказать различие между словами, например да и не, 76 – 90 зацент времени.И когда они посмотрели на все 10 мозговых структур сразу, они могли выбрать правильное слово для каждого сигнала 28 – 48 процентоввремя. Несмотря на то, что это могло бы походить на плохого показателя успешности, это намного выше, чем шанс, который был бы 1 в 10 или 10процент.
Таким образом, в то время как результаты показывают, что, поскольку это в настоящее время стоит, метод не достаточно хорош, чтобы иметь много применения пациентам (т.е. токметоды, например с трудом выбирая письма из списка, несмотря на то, что кропотливый, по крайней мере более надежны), это – «доказательствопонятие», как Греджер объяснил:«Мы доказали, что эти сигналы могут сказать Вам, что человек говорит много больше шанса».«Но нам необходимо сделать больше слов с большей точностью, прежде чем это будет что-то, что пациент действительно мог бы счесть полезным», ондобавленный.
Непроникающие электроды, которые использовала команда, являются маленькой версией намного более крупных электродов, используемых для электрокортикографии(названный «электроды ECoG»), которые были развиты приблизительно 50 лет назад.Пациенты с тяжелыми эпилептическими приступами, не отвечающими на лечение, могут перенести операцию, куда хирург удаляет частьих череп, вставляет циновку силикона, содержащую электроды ECoG по их мозгу, и контролируйте его активность в течение нескольких дней или недель.
В течение того времени часть удаленного черепа проведена на месте, но не снова прикреплена.От анализа электрической активности хирурги видят, где мозг мог бы производить патологические сигналы, вызывающиеприступы и удаляют ту часть.В предыдущем исследовании они издали в прошлом году, Greger и его команда приняли на работу некоторых эпилептических пациентов, переносивших эту операцию, чтобы принять участие в маленькомиспытание, где они вставили намного меньшие microECoG электроды и показали, что могли «прочитать» мозг, сигнализирует ту руку, которой управляют,движения. Волонтер в этом более свежем исследовании был одним из тех пациентов.
Поскольку microECoG электроды намного меньше, чем более обычные, они могут выбрать намного более слабые сигналысгенерированный ony несколько тысяч нейронов или невроцитов и таким образом быть лучше настроенным к обнаружению уникальных структур мозговых сигналов длякаждое слово.Greger и коллеги также обнаружили что-то, что они не ожидали: когда пациент прочитал слова, лицевой двигателькора была активна, но область Верника была менее активной.
Но когда исследователи благодарили за чтение списка,Область Верника «освещена». Это, казалось, подтвердило, что эта область была более вовлечена в высокоуровневые процессы языкапонимание.Исследователи нашли, что, когда они использовали только сигналы от лицевой двигательной области коры головного мозга, они могли сказать словам обособленно 85 процентовиз времени, но то, когда они только использовали область Верника, сигнализирует, что точность составляла только 76 процентов.
Кроме того, когда они использовали обоих,точность не повысилась очень, предложив, чтобы сигналы области Верника не добавляли больше информации, чем можно уже подобратьот одних только лицевых сигналов двигательной области коры головного мозга.Они также нашли, что было возможно улучшить точность сообщения слов обособленно и также идентификации отдельных словсосредоточение на только субпопуляции пяти микроэлектродов от 16 в каждой сетке.Греджер сказал, что они все еще далеки от решения проблемы, но по крайней мере они показали, что система работает лучше, чем шанс, и«мы теперь должны усовершенствовать его так, чтобы люди с бодрствующей комой могли действительно общаться».
Он сказал очевидный следующий шаг, и они уже начали работать над ним, должен использовать большие сетки микроэлектродов, например11 11 сетками, тот, который они в настоящее время развивают.«Мы можем сделать сетку больше, иметь больше электродов и вытащить огромный объем данных из мозга, который, вероятно,средства больше слов и лучшей точности», добавил он.Фонды от Национальных Институтов Здоровья, Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ, университета исследования Юты
Фонд и Национальный научный фонд заплатили за исследование.«Расшифровывая произносимые слова с помощью местных полевых потенциалов, зарегистрированных от корковой поверхности».Спенсер Келлис, Кай Миллер, Кайл Томсон, Ричард Браун, дом Пола и Брэдли Греджер.
Журнал невральныхРазработка, Том 7, Номер 5, издала онлайн 1 сентября 2010.ДОИ: 10.1088/1741-2560/7/5/056007
Дополнительный источник: университет Юты.