Aby zbadać mózg, lekarz kładzie się pod nóż

Phil Kennedy nie widział już innego sposobu na uzyskanie danych. W ten sposób pewnego dnia położył się w błogiej nieprzytomności na stole operacyjnym w Belize, podczas gdy neurochirurg odcinał mu czubek czaszki.

W zeszłym roku Kennedy, 67-letni neurolog i wynalazca, zrobił coś bezprecedensowego w annałach eksperymentowania na sobie. Zapłacił chirurgowi w Ameryce Środkowej 25 000 dolarów za wszczepienie elektrod do mózgu w celu ustanowienia połączenia między korą ruchową a komputerem.

Wraz z niewielką grupą pionierów, pod koniec lat 80. Kennedy opracował inwazyjne interfejsy między mózgiem a komputerem — dosłownie przewody wewnątrz mózgu podłączone do komputera. Powszechnie uważa się, że był pierwszym, który pozwolił poważnie sparaliżowanemu zamkniętemu pacjentowi poruszaj kursorem komputera za pomocą jej mózgu. Ojciec cyborgów, nazwał go jeden magazyn.

Naukowym celem Kennedy'ego było zbudowanie dekodera mowy — oprogramowania, które może tłumaczyć sygnały neuronalne wytwarzane przez wyobrażoną mowę na słowa pochodzące z syntezatora mowy. Ale ta praca, przeprowadzona przez jego małą firmę Neural Signals z Georgii, utknęła w martwym punkcie, mówi Kennedy. Nie mógł już znaleźć tematów do badań, miał niewielkie fundusze i stracił wsparcie amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków.

Dlatego w czerwcu 2014 roku znalazł się w odległym szpitalu, kontemplując w lustrze obraz własnej ogolonej skóry głowy. Cały ten wysiłek badawczy trwający do tej pory 29 lat umrze, jeśli czegoś nie zrobię, mówi. Nie chciałem, żeby umarło na winorośli. Dlatego zaryzykowałem.

Tej jesieni Kennedy przedstawił badania własnego mózgu w Towarzystwie Neuronauki w Chicago, gdzie jego działania wywołały zarówno podziw, jak i zaniepokojenie wśród kolegów. Organizując operację zdrowej osoby – nawet siebie samego, nawet w imię nauki – prawdopodobnie złamał przysięgę swojego lekarza. Cieszę się, że nic mu już nie jest – mówi Eddie Chang, neurochirurg z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, którego niedawne prace mapujące obszary kory ruchowej, które kontrolują mowę, pomogły w obliczeniach Kennedy'ego. Mam nadzieję, że zdobędzie cenne, cenne dane.

Kłopoty FDA

Kennedy, który urodził się w Irlandii, mówi, że jego eksperyment na sobie był spowodowany frustracją i pytaniami naukowymi. Jako młody lekarz był tak zaintrygowany mózgiem, że wrócił do szkoły, aby zrobić doktorat. w neuronauce. Prowadząc laboratorium w Georgia Institute of Technology w latach 80., opracował i opatentował innowacyjny rodzaj elektrody składającej się z pary złotych drutów zamkniętych w maleńkim szklanym stożku. Wypełniona zastrzeżoną mieszanką czynników wzrostu, elektroda pobudzała pobliskie neurony do wrastania w urządzenie.

Phil Kennedy

W 1996 roku, po testach na zwierzętach, FDA zgodziła się pozwolić Kennedy'emu na wszczepienie swoich elektrod zamkniętym pacjentom z tak poważnym paraliżem, że nie mogli już mówić ani się poruszać. Jego pierwszą ochotniczką była nauczycielka edukacji specjalnej i matka dwójki dzieci o imieniu Marjory lub MH, która zgodziła się poddać zabiegowi pod koniec życia. Marjory miała ALS, ale pokazała, że ​​potrafi włączać i wyłączać przełączniki tylko myśląc. Ale była tak chora, że ​​zmarła zaledwie 76 dni później. Następnie, w 1998 roku, pojawił się Johnny Ray, 53-letni wietnamski weteran i wykonawca płyt kartonowo-gipsowych, który obudził się ze śpiączki z całkowicie nienaruszonym umysłem, ale nie mógł poruszać niczym poza powiekami.

Kennedy osobiście nadzorował wszczepianie elektrod u co najmniej pięciu pacjentów, a jego zespół zaczął pokazywać, że jeśli zarejestruje tylko kilka neuronów, pacjenci mogą poruszać kursorem na ekranie komputera i komunikować się, wybierając słowa lub litery z menu.

Do 2004 roku Kennedy wszczepił swoje elektrody do mózgu Erika Ramseya, wolontariusza, który doznał katastrofalnego udaru pnia mózgu w wypadku samochodowym, w wyniku którego został zamknięty w wieku 16 lat. Dzięki danym zebranym od Ramseya, Kennedy i jego współpracownicy nadal publikowali głośne artykuły dotyczące wyników w czasopismach takich jak PLOS Jeden oraz Granice w neuronauce jeszcze w 2009 i 2011 roku. W jednym z artykułów opisano, w jaki sposób oprogramowanie może wykryć dźwięki, które wyobraża sobie Ramsey, i umożliwić mu bardzo zgrubne wymówienie kilku prostych słów. W końcu Ramsey zachorował, aby nadal brać udział w badaniach.

Do tego czasu FDA wycofała również pozwolenie na używanie urządzeń u kolejnych pacjentów. Kennedy mówi, że agencja zaczęła prosić go o więcej danych dotyczących bezpieczeństwa, w tym dotyczących czynników neurotroficznych, których używał do indukowania wzrostu neuronów. Kiedy Kennedy nie mógł dostarczyć danych, FDA odmówiła zatwierdzenia kolejnych implantów.

Kennedy nigdy w pełni nie zaakceptował decyzji FDA (zabrał co najmniej jeszcze jednego pacjenta do Belize po implant). Były też frustracje naukowe związane z pracą z osobami niepełnosprawnymi. Zamknięci ludzie nie mogą się komunikować, z wyjątkiem czasami pomruków lub oczu, co dodało mylącą zmienną do jego eksperymentów. Kiedy dany neuron zadziałał, nigdy nie mógł być pewien, o czym myślał pacjent.

Mózg Phila Kennedy'ego podczas operacji zakładania implantu rejestrującego neurony.

Kennedy nabrał przekonania, że ​​sposobem na przeniesienie jego badań na wyższy poziom jest znalezienie ochotnika, który nadal potrafi mówić. Przez prawie rok szukał ochotnika z ALS, który nadal miał pewne zdolności wokalne, mając nadzieję, że zabierze pacjenta na operację. Nie mogłem go zdobyć. Więc po wielu przemyśleniach i przemyśleniach postanowiłem zrobić to na sobie, mówi. Przez lata próbowałem się z tego wyperswadować.

Operacja odbyła się w czerwcu 2014 roku w 13-łóżkowym szpitalu w Belize City, tysiąc mil na południe od jego gabinetu neurologicznego w Georgii, a także z dala od FDA. Przed wejściem na pokład Kennedy zrobił wszystko, co mógł, aby się przygotować. W swojej małej firmie, Neural Signals, wyprodukował elektrody, które neurochirurg wszczepił do jego kory ruchowej — wybrał nawet miejsce, w którym chciał je zakopać. Odłożył wystarczająco dużo pieniędzy, aby utrzymać się przez kilka miesięcy, jeśli operacja się nie powiedzie. Upewnił się, że jego testament życia jest uporządkowany i że jego starszy syn wiedział, gdzie jest.

Spacerując po spacerze

W Belize procedura nie przebiegła gładko, co wskazuje na niebezpieczeństwa związane z nauką o interfejsie mózg-komputer dla ochotników. Za każdym razem, gdy czaszka zostanie otwarta, istnieje niewielka, ale realna szansa na śmierć. Kennedy mówi, że po przebudzeniu się po pierwszej operacji nie mógł odpowiedzieć, kiedy chirurdzy z nim rozmawiali. Stracił zdolność mówienia. Lekarze wyjaśnili później, że jego ciśnienie krwi wzrosło podczas 12-godzinnej operacji, powodując obrzęk mózgu i tymczasowy paraliż. Nie bałem się ani trochę, mówi Kennedy. Wiedziałem, co się dzieje. Wymyśliłem operację.

Skutki uboczne były bardzo poważne, ale Kennedy mówi, że wyzdrowiał i wrócił na drugą 10-godzinną procedurę w Belize City kilka miesięcy później, aby chirurg mógł wszczepić elektronikę, która pozwoliłaby mu zbierać sygnały z własnego mózgu.

Bohaterskie czyny Kennedy'ego robią wrażenie na niektórych jego byłych pacjentach. Porozmawiaj o chodzeniu na spacer! David Jayne, pacjent z ALS wszczepiony przez zespół Kennedy'ego na początku 2000 roku, powiedział w e-mailu. Do diabła podziwiam Phila.

Dla niektórych badaczy decyzje Kennedy'ego mogą być postrzegane jako niemądre, a nawet nieetyczne. Jednak zdarzają się przypadki, w których eksperymenty na sobie się opłaciły. W 1984 roku australijski lekarz Barry Marshall wypił zlewkę wypełnioną bakteriami, aby udowodnić, że powodują wrzody żołądka. Później zdobył Nagrodę Nobla. Jonathan Wolpaw, badacz interfejsu mózg-komputer w Wadsworth Center w Nowym Jorku, mówi, że istnieje długa tradycja eksperymentów medycznych na sobie samych, czasami z dobrymi wynikami, a czasami bez tak dobrych wyników. To jest w tej tradycji. To chyba wszystko, co powinienem powiedzieć bez dodatkowych informacji.

Po powrocie do domu do Duluth w stanie Georgia, Kennedy zaczął trudzić się w dużej mierze sam w swoim laboratorium mowy, rejestrując swoje neurony, powtarzając na głos 29 fonemów (takich jak e, eh, a, o, u i spółgłosek takich jak ch i j). a potem w milczeniu wyobraziłem sobie, że je mówi. Zrobił to samo z około 290 krótkimi słowami, takimi jak Dale i śliwka. Nie zabrakło też zwrotów: Witaj świecie, Która prywatna firma, oraz Radość z biegania sprawia, że ​​chłopak mówi wow.

Kennedy mówi, że jego wczesne odkrycia są niezwykle zachęcające. Mówi, że ustalił, że różne kombinacje 65 neuronów, z których nagrywał, konsekwentnie uruchamiały się za każdym razem, gdy wypowiadał pewne dźwięki na głos, a także uruchamiały się, gdy wyobrażał sobie, że je wypowiada – związek, który jest potencjalnie kluczem do opracowania dekodera myśli dla mowy. W UCSF Chang mówi, że Kennedy mógł nauczyć się czegoś nowego. Jego własne badania wykorzystują różne elektrody umieszczone poza mózgiem, które, jak twierdzi, są w stanie zebrać tylko stosunkowo zgrubny sygnał (patrz Syntezator mowy bezpośrednio do mózgu). Myślę, że to, do czego może mieć dostęp, jest o wiele bardziej szczegółowe, mówi Chang.

Było jedno wielkie rozczarowanie. Kennedy przez lata miał nadzieję żyć z implantami w mózgu, zbierając dane, poprawiając kontrolę i publikując artykuły. Ale nacięcie w jego czaszce nigdy się nie zamknęło, tworząc niebezpieczną sytuację. Po kilku tygodniach zbierania danych, w styczniu ubiegłego roku Kennedy został zmuszony do zwrócenia się do lekarzy z lokalnego szpitala w Georgii o usunięcie implantów. Rachunek wyniósł 94 000 dolarów. Kennedy złożył wniosek w swojej firmie ubezpieczeniowej (mówi, że zapłacił 15 000 USD).

Kennedy przypisuje tę porażkę swojej decyzji o zbudowaniu bardzo dużych elektrod i zainstalowaniu ich pod nietypowym kątem, aby łatwiej było z nimi pracować – decyzja, którą teraz uważa za błędną. Ale uszło mi to płazem, więc jestem szczęśliwy, mówi. Po operacji miałam kilka guzów i siniaków, ale dane z czterech tygodni były dobre. Nad tymi danymi będę pracował przez długi czas.

ukryć