Eines der beiden Mikroelektroden-Arrays. (Wyss Center) Ein Paar Gehirn-Mikrochips könnten eines Tages denjenigen ermöglichen, die Pseudokome ' zu kommunizieren, was sie wollen, legt ein neuer Durchbruch nahe.
Zum ersten Mal nutzte ein 34-jähriger Patient, dem selbst die subtilsten Muskelzuckungen fehlten, die Technologie, um ein paar wertvolle Worte mit seiner Familie zu teilen, wobei er kaum mehr als die Absicht hatte, seine Augen zu bewegen.
Ähnliche Geräte haben Patienten mit der schnell fortschreitenden Erkrankung Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) zuvor die Möglichkeit gegeben, einfache Nachrichten mit extrem eingeschränkten Bewegungen zu senden. Forscher sagen jedoch, dass die Schwere der Erkrankung des Mannes hier einen erheblichen Fortschritt für die Technologie darstellt.
„Unseres Wissens ist unsere Studie die erste, die eine Kommunikation bei jemandem erreicht, der keine freiwillige Bewegung mehr hat und für den das BCI nun das einzige Kommunikationsmittel ist.“ sagt Neurowissenschaftler Jonas Zimmermann vom Wyss Center in der Schweiz.
Ein Pseudokom wird auch als „Locked-in“-Syndrom bezeichnet, da diese Patienten zwar nicht gehen oder sprechen können, aber dennoch bei vollem Bewusstsein sind und sehen, hören, schmecken, riechen, denken und fühlen können.
Ohne die Fähigkeit, den Mund oder die Zunge zu bewegen, ist die Kommunikation jedoch stark eingeschränkt. Wenn sich die Augen noch bewegen können, können Patienten manchmal blinzeln oder mit ihren Pupillen „zeigen“, um sich verständlich zu machen, aber in einigen fortgeschrittenen Fällen ist selbst diese grundlegende Form der Kommunikation unerreichbar.
Der Mann in diesem Fall war ein solcher Patient. Innerhalb weniger Monate nach der Diagnose dieser Krankheit hatte er bereits die Fähigkeit verloren, zu gehen und zu sprechen. Ein Jahr später wurde der Patient an ein Beatmungsgerät angeschlossen, um ihm das Atmen zu erleichtern. Ein Jahr später verlor er die Fähigkeit, seinen Blick zu fixieren.
Die extreme Isolation führte schließlich dazu, dass der Patient und seine Familie einem hochmodernen Experiment zustimmten.
Bevor der Patient die Fähigkeit verlor, seine Augen zu bewegen, stimmte er einem chirurgischen Eingriff zu, bei dem zwei Mikrochips in den Teil seines Gehirns implantiert wurden, der die Muskelbewegung steuert.
Jeder Chip war mit 64 nadelförmigen Elektroden ausgestattet, die seine bewussten Bewegungsversuche aufzeichnen konnten. Diese Gehirnaktivität wurde dann an einen Computer gesendet, der die Impulse in ein „Ja“- oder „Nein“-Signal umwandelte.
In der Vergangenheit haben ähnliche Gehirnimplantate einigen Patienten mit ALS dies ermöglicht über ein Computer-Schreibprogramm kommunizieren . Dies ist jedoch das erste Mal, dass einem ALS-Patienten, der seine Augen nicht einmal benutzen kann, etwas Ähnliches gelingt.
„Die Leute haben wirklich daran gezweifelt, ob das überhaupt machbar ist“, sagte Mariska Vansteensel, eine Forscherin für Gehirn-Computer-Schnittstellen, die nicht an der Studie beteiligt war. erzählt Wissenschaft .
(Chaudhary et al., Nature Communications, 2022)
Über: Der Versuchsaufbau der Gehirnimplantate, dazu das Biofeedback-Gerät und das Rechtschreibprogramm.
Die Technik erforderte monatelanges Training, aber nachdem der Patient gelernt hatte, die Feuerfrequenz seiner Gehirnsignale zu kontrollieren, war er in der Lage, auf ein Buchstabierprogramm zu reagieren und bestimmte Buchstaben auszuwählen, die vom Programm laut ausgesprochen wurden, um Wörter und sogar Sätze zu bilden .
Es dauerte etwa eine Minute, bis der Patient auf jeden Brief reagierte, den der Patient hörte, was zu langsamen Fortschritten führte. Dennoch ermöglichte das Gerät diesem Mann zum ersten Mal seit langer Zeit, sich auszudrücken.
Die Genauigkeit der Technologie ist immer noch nicht perfekt. Der Patient konnte nur in etwa 80 Prozent der Fälle „Ja“ oder „Nein“ signalisieren, und zwar mit einer Genauigkeit von etwa 80 Prozent. An manchen Tagen konnte er nur Wörter bilden, keine Sätze.
„Diese scheinbar schlechten Leistungen sind in erster Linie auf die rein auditive Natur dieser Systeme zurückzuführen, die von Natur aus langsamer sind als ein System, das auf visuellem Feedback basiert“, so die Autoren schreiben in ihrem Arbeitszimmer.
Der erste Satz, den der ALS-Patient erfolgreich formulierte, war ein „Dankeschön“ an den leitenden Neurobiologen seines Falles, Niels Birbaumer.
Dann kamen eine Reihe von Anfragen zu seiner Pflege, wie „Mama-Kopfmassage“ und „Ich würde mir das Album von Tool [einer Band] gerne laut anhören“.
Dann, 247 Tage nach dem chirurgischen Eingriff, gab der Patient sein Urteil über das Gerät ab: „Jungs, es funktioniert so mühelos.“
Am 251. Tag schickte er seinem Kind eine Nachricht: „Ich liebe meinen coolen Sohn.“ Anschließend bat er sein Kind, mit ihm einen Disney-Film anzusehen.
An Tag 462 äußerte der Patient, dass sein „größter Wunsch ein neues Bett“ sei und dass er am nächsten Tag mit seinen Lieben zum Grillen gehen könne.
„Wenn jemand solche Sätze bildet, würde ich sagen, dass das positiv ist.“ „Auch wenn es nicht positiv ist, ist es nicht negativ“, so der Erstautor der Studie, Ujwal Chaudhary erzählt Der Wächter .
„Als ich einmal dort war, sagte er: ‚Danke für alles, Schwester‘ [zu seiner Schwester, die bei der Pflege hilft]. Es war ein emotionaler Moment.‘
Die Kommunikationsfähigkeit einer Person im Pseudokoma ist offensichtlich mit einer ganzen Reihe ethischer Überlegungen verbunden.
Wer duldet schließlich die anfängliche Einfügung? Und wenn eine Person erst einmal gelernt hat zu kommunizieren, kann sie dann für sich selbst und die Zukunft ihrer Pflege sprechen? Wie genau müssen diese Systeme sein, damit wir die Aussagen der Patienten angemessen interpretieren können?
Wir haben noch keine Regeln oder Konzepte für diese Art von Technologie, aber wenn sich das Gerät als nützlich für andere Patienten erweist, müssen wir uns mit diesen Problemen auseinandersetzen.
Es könnte ein großer medizinischer Durchbruch und eine große Erleichterung für Einzelpersonen und ihre Familien sein, fortgeschrittenen ALS-Patienten ihre Stimme zurückzugeben. Es liegt an uns, wie wir auf diese Stimmen reagieren.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .