Ny läsningsteknik möjliggör att fysiskt låsade lidande kommunicerar

Tekniken för att styra en dator med bara dina tankar har fanns i årtionden. Ändå har vi gjort begränsade framsteg när det gäller att använda det för sitt ursprungliga syfte: att hjälpa personer med allvarliga funktionshinder att kommunicera. Hittills är det. En ny studie har visat att en alternativ hjärn-dator gränssnittsteknik kan hjälpa människor med "inlåst syndrom" att prata med omvärlden. Det har till och med tillåtit lider att rapportera att de är lyckliga, trots tillståndet.

De sista stadierna av degenerativa tillståndet som kallas amyotrofisk lateral skleros (ALS) eller motor neuron sjukdom, lämnar patienter i ett fullständigt låst tillstånd. I slutändan kan de inte flytta någon del av sina kroppar, inte ens deras ögon, även om deras hjärnor förblir opåverkade. Men forskare har kämpat för att använda hjärn-dator gränssnittsteknik som mäter elektrisk aktivitet i hjärnan för att hjälpa dem att kommunicera.

En orsak till detta är att det fortfarande är oklart hur mycket dessa konventionella hjärndatorgränssystem bygger på elektriska signaler som genereras av rörelse av ögonmuskler. En ALS-lidande som hade använt ett hjärn-datorgränssnitt när hon fortfarande kunde flytta ögonen förlorade sin förmåga att kommunicera genom tekniken efter att ha blivit helt låst in. Detta föreslog att det mesta av den elektriska aktiviteten som spelades in av datorn var relaterad till ofrivilliga ögonrörelser som inträffade när hon tänkte på någonting snarare än tankarna själva.

Syreövervakning

För att övervinna detta problem använde en internationell forskargrupp ett annat sätt att upptäcka neurala aktiviteter som mäter förändringar i mängden syre i hjärnan snarare än elektriska signaler. Forskningen, publicerad i PLoS Biology, involverade en teknik som kallas funktionell nära-infraröd spektroskopi, som använder ljus för att mäta förändringar i blodets syrehalter. Eftersom de hjärnans områden som är mest aktiva vid en viss tid förbrukar mer syre, betyder det att du kan upptäcka mönster av hjärnaktivitet från syrefluktuationer.

Denna teknik är inte lika känslig för muskelrörelser som elektroencefalografi (EEG) system som används för att mäta elektrisk aktivitet. Det innebär att den nya metoden kan användas för att hjälpa ALS-patienterna att kommunicera både före och efter att de förlorar hela sin förmåga att flytta eftersom det är mer sannolikt att endast registrera hjärnaktivitet i samband med tankar.


innerself prenumerera grafik


Studien omfattade fyra ALS-lider, varav tre inte hade kunnat på ett tillförlitligt sätt kommunicera med sina vårdare sedan 2014 (den sista sedan tidigt 2015). Genom att använda den nya gränssnittstekniken för hjärndator, kunde de på ett tillförlitligt sätt kommunicera med sina vårdgivare och familjer under en period av flera månader. Det här är första gången detta har varit möjligt för inlåsta patienter.

Volontärerna ställdes personliga och allmänna kunskapsfrågor med kända "ja" eller "nej" svar. Hjärn-dator gränssnittet fångade sina svar korrekt 70% av tiden, som forskarna hävdade var tillräckligt för att visa att de inte bara registrerade rätt svar av en slump. Liknande experiment som använde EEG slog inte denna tröskel för risknivå.

Patienterna kunde också kommunicera sina känslor om deras tillstånd, och alla fyra svarade upprepade gånger "ja" när de frågades om de var lyckliga under flera veckor. En patient blev till och med frågad om han skulle komma överens om att hans dotter skulle gifta sig med sin pojkvän. Tyvärr för paret sa han nej. Volontärerna har fortsatt att använda systemet hemma efter slutet av studien.

Banbrytande forskning

Som jag vet från min egen forskning krävs det mycket hårt arbete med att arbeta med helt inlåsta patienter. I synnerhet kan du inte säkert veta om användaren har förstått hur vi vill att de ska ge ett svar som vi kan försöka upptäcka. Om ett system som tidigare har använts för att registrera hjärnaktiviteten hos personer med funktionshinder inte fungerar med inlåsta patienter är det vanligt att anta att personen och inte maskinen är felaktigt, vilket kanske inte är fallet. Dessutom läggs trycket på forskare - från patientens familj och från sig själva - för att uppfylla drömmen om att hitta ett sätt att kommunicera med volontärerna.

Dessa utmaningar lyfter fram vad en stor prestation den nya studien är. Det är en banbrytande del av forskning som kan ge en ny väg för att utveckla bättre hjärn-dator gränssnittsteknik. Även om systemet hittills endast tillåter inlåsta patienter att ge ja eller inga svar, representerar det redan en stor förbättring av livskvaliteten.

Det första någonsin hjärn-dators gränssnittssystemet var utformat för att möjliggöra för funktionshindrade (men inte låsta) användare att stava ord och så kommunicera något meddelande de önskade, visserligen genom en långsam och lång process. Så det är säkert att anta att den nya tekniken bara är det första steget mot mer sofistikerade system som skulle möjliggöra fri dubbelriktad kommunikation, inte baserad på enkla frågor.

Kanske viktigare, tekniken har redan återställt kommunikationsförmågan hos fyra personer som varit stumma i åratal. Föreställ dig hur dessa patienter och deras familjer måste ha känt när de äntligen kunde "tala" igen. Trots utmaningarna i granskning av hjärn-datorgränssnitt är resultat som detta det som får oss att fortsätta.

Avlyssningen

Om författaren

Ana Matran-Fernandez, Postdoktorforskare, University of Essex

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon