Міжнародна група вчених розробила систему, яка дозволяє пацієнтам із синдромом «замкненої людини» відповідати «так» або «ні» на поставлені запитання. Результати роботи опубліковані в журналі.
Синдромом «замкненої людини» називається стан повного паралічу м'язів, при якому пацієнт не може рухатися і розмовляти, при цьому знаходиться в повній свідомості з незачепленими емоціями і мисленням. Деякі з таких людей можуть реагувати на сказане рухами око, стан інших зовні практично не відрізняється від коми (в цьому випадку воно називається синдромом «повністю замкненої людини»). Причиною цього стану можуть стати травми голови, інсульт, енцефаліт, поліомієліт і різні неврологічні розлади, пов'язані з ураженням рухових нейронів або їх аксонів.
Існуючі експериментальні нейрокомп'ютерні інтерфейси (НКІ) можуть частково повернути «замкненим» людям можливість спілкуватися, але вимагають імплантації електродів безпосередньо в мозок. Спроби створити аналогічні інтерфейси, засновані на реєстрації мозкових хвиль (електроенцефалографії, ЕЕГ) і деяких інших проявів активності мозку, успіхом поки не увінчалися.
У пошуку неінвазивної технології для спілкування при синдромі «замкненої людини» співробітники Тюбінгенського університету з колегами з інших наукових центрів Німеччини, США, Китаю та Швейцарії створили систему, засновану на функціональній спектроскопії в ближній інфрачервоній області (фБІКС, fNIRS). Цей метод дозволяє оцінювати активність різних ділянок кори мозку за інтенсивністю кровотоку в них - гемоглобін, на відміну від тканин, добре поглинає ближнє інфрачервоне випромінювання.
У випробуваннях системи взяли участь чотири пацієнти, у яких синдром «замкненої людини» розвинувся в результаті бічного аміотрофічного склерозу - невиліковного захворювання, при якому загибель рухових нейронів призводить до прогресуючого паралічу м'язів. Під час експерименту дослідники використовували машинне навчання з учителем (методом опорних векторів), щоб натренувати алгоритм розрізняти відповіді «так» і «ні» щодо змін кровотоку в лобно-центральних ділянках кори мозку. Для цього вони реєстрували подібні зміни методом фБІКС в той час, коли пацієнти реагували на свідомо вірні (наприклад, «Париж - столиця Франції») або невірні (наприклад, «Париж - столиця Німеччини») твердження. Три пацієнти протягом декількох тижнів пройшли 46 навчальних сесій, четвертий - 20. Додатково до фБІКС вчені реєстрували ЕЕГ, щоб перевіряти уважність учасників - низькочастотні дельта- і тета-хвилі, що відповідають сну, дрімі або медитації, корелювали зі збільшенням числа помилок системи.
В результаті навчання система змогла розрізняти відповіді «так» і «ні» з 70-відсотковою точністю. Після цього пацієнтам почали ставити питання, відповіді на які невідомі (наприклад, «Чи болить у вас що-небудь?» або «Чи хочете ви з'їздити в Лондон?»). Кожне питання повторювали 10 разів, і якщо система щонайменше в семи випадках реєструвала відповідь «так», він вважався реальною думкою пацієнта.
Таким чином, за допомогою системи вчені та родичі отримали можливість спілкуватися із «замкненими» пацієнтами. Наприклад, одна з учасниць повідомила, що хотіла б побачити Нью-Йорк, інша - відвідати брата в Іспанії, а літній пацієнт висловив негативне ставлення до шлюбу своєї онуки з чоловіком молодше за нього.
Дослідників цікавило питання, наскільки їхні підопічні задоволені життям у своєму стані, і, за словами одного з авторів роботи Нільса Бірбаумера (Niels Birbaumer), всі учасники повідомили, що «життя прекрасне». Ці контринтуїтивні дані відповідають результатам дослідження 2011 року, згідно з якими більшість пацієнтів зі стабільним синдромом «замкненої людини» цілком задоволені життям, що необхідно враховувати при обробці запитів на евтаназію (при стабілізації «замкненого» стану ставлення до життя може змінитися в кращу сторону). Як пояснив інший член наукового колективу Уджвал Чаудхарі (Ujwal Chaudhary), існує гіпотеза про те, що мозок людей у цьому стані, намагаючись захистити розум, втрачає здатність до обробки негативних емоцій.
Розробкою та вдосконаленням нейроінтерфейсів займаються групи вчених по всьому світу, і багатьом вдалося досягти чималих успіхів. Як приклади можна навести системи, що дозволяють керувати окремими пальцями протеза, самостійно приймати їжу, пересуватися і зобов'язати штучну руку при паралічі кінцівок, а також частково відновити спинний мозок після травми. Нещодавно американо-китайському колективу вдалося довести швидкість неінвазивного нейроінтерфейсу до одного символу в секунду.