Впервые мозговые чипы искусственного интеллекта позволяют парализованному человеку снова двигаться и чувствовать

«Это был воскресный день», - рассказал нам о своем несчастном случае Кит Томас, 45-летний уроженец Лонг-Айленда. «Я нырнул не в ту сторону бассейна и потерял сознание».

Следующее, что он увидел, говорит Томас, это то, что его доставили по воздуху в ближайшую больницу; Это был июль 2020 года, всего через несколько месяцев после начала пандемии, и он серьезно сломал шею в области позвонков C4 и C5. С тех пор он был парализован ниже шеи и не мог двигаться или чувствовать свои конечности — то есть до тех пор, пока несколько месяцев назад первое в своем роде клиническое исследование не вернуло и движение, и чувствительность его рукам и кистям. впервые за три года.

Томас, страдающий квадриплегией, был первым пациентом, получившим то, что его врачи называют двойным нервным шунтированием, новую биоэлектрическую терапию, впервые разработанную в Институте медицинских исследований им. Файнштейна при Northwell Health. Новая экспериментальная процедура, возглавляемая Чадом Бутоном, профессором Института биоэлектронной медицины Нортвелла, включает в себя комбинацию искусственного интеллекта, имплантатов интерфейса мозг-компьютер (BCI), внешних компьютеров и неинвазивных носимых технологий.

Подобно тому, как операция коронарного шунтирования создает обходной путь для вашего сердца, чтобы перекачивать кровь в обход препятствия, нейрошунтирование использует комбинацию машинного обучения и электрических сигналов, чтобы перенаправить нервные сигналы человека, избегая любого барьера, который мешает ему добраться туда, где он находится. должен идти. Таким образом, двойной нейронный обход перенаправляет сигнал только в одном, а не в двух местах: в данном случае в областях, отвечающих за движение и прикосновение.

Цель? Чтобы ответить на неуловимый вопрос: как восстановить связь между мозгом и телом, когда они оба больше не могут говорить?

«Это очень сложная проблема», — сказал Бутон, который также является основателем и генеральным директором биотехнологической фирмы Neuvotion, во время видеозвонка. «Вы смотрите на эти сложные электрические паттерны в мозгу и пытаетесь разобраться в этих паттернах и извлечь из них информацию. Мы хотим знать, когда кто-то думает о том, чтобы пошевелить рукой или пошевелить пальцами, и мы хотим иметь возможность затем направить эти мысли во что-то полезное».

Бутон и его команда называют этот подход «терапией, управляемой мыслями», при которой чипы, встроенные в мозг пациента, используют машинное обучение для интерпретации сложного языка нейронов. Это похоже на научную фантастику? Абсолютно. Но на данный момент это безошибочно многообещающе, и последствия для миллионов людей во всем мире, страдающих от паралича или нарушений движений, могут быть значительными.

«Это неприятно, когда кто-то смотрит на свою конечность и не может сделать то движение, которое хочет», — сказал Бутон. «Они пытаются, и мозг знает, что они пытаются, но ничего не происходит. Это очень расстраивает и может вгонять в депрессию».

Профессор и его команда провели первую в мире операцию нейрошунтирования еще в 2016 году, успешно восстановив подвижность рук пациента, который шесть лет назад сломал шею во время семейного отдыха. Но хотя эта процедура и смогла восстановить способность двигаться – то есть при подключении к компьютеру – она не вернула пациенту чувства.

Теперь, семь лет спустя, двойной нейронный шунт был разработан, чтобы сделать и то, и другое: вернуть движение и ощущение.

В случае Томаса сначала ему пришлось провести месяцы, глядя на моделируемые движения рук и кистей на экране компьютера, заставляя свой мозг — на тот момент безуспешно — имитировать эти движения. Тем временем врачи и инженеры провели детальную МРТ его мозга, нанося на карту области, отвечающие за движение рук и прикосновение рук. (Все равно что искать иголку в чрезвычайно хрупком стоге сена, наполненном кровеносными сосудами, сказал нам Бутон.)

Вооружившись этими данными, врачи разработали план имплантации в общей сложности пяти чипов BCI: двух в область мозга, отвечающую за движение, и трех в область, отвечающую за осязание и чувствительность пальцев. Чипы передают расшифрованные биоэлектрические сообщения компьютеру, который затем отправляет электрические сигналы на серию нагруженных электродами пластырей, расположенных на позвоночнике и предплечьях Томаса. Наконец, несколько бесконечно малых датчиков, размещенных на кончиках пальцев и ладонях Томаса, отправляют данные о прикосновении и давлении обратно в сенсорную область мозга Томаса.