Ein Neurologe implantierte Elektroden in sein Gehirn, um eine sprachneurale Schnittstelle für gelähmte Menschen zu schaffen

Philip Kennedy war der erste Neurologe, der Elektroden in das Gehirn einer gelähmten Person implantierte und es ihm ermöglichte, den Cursor auf dem Computerbildschirm zu bewegen und Texte einzugeben. Kennedy untersuchte das Gehirn, implantierte Elektroden in Primaten, aber am Ende beraubte ihn die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) der Finanzierung und verbot menschliche Experimente.

Um die Behörden davon zu überzeugen, die Forschung fortzusetzen, zahlte der 68-jährige Neurologe und Erfinder einem Chirurgen in Mittelamerika 25.000 US-Dollar, um Elektroden in sein Gehirn zu implantieren und eine Verbindung zwischen dem motorischen Kortex und dem Computer herzustellen.


Dr. Philip Kennedy

In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren begannen Philip Kennedy und eine Gruppe von Wissenschaftlern mit der Arbeit an einer Neuro-Computer-Schnittstelle. Er benutzte Elektroden, um sie in die Kortikalis von Affen zu implantieren. 1998 führte er ein menschliches Experiment durch: Er implantierte eine Mensch-Computer-Schnittstelle in einen Patienten Johnny Ray, der nach einem Schlaganfall die Mobilität verlor. Ray lernte den Cursor zu bewegen und so zu kommunizieren, er lebte vier Jahre mit Implantaten. Kennedy wird manchmal der gerufene „Vater des Cyborgs . “

Kennedys letztes Ziel war es, einen Sprachdecoder zu entwickeln, eine Software, die Gehirnsignale aus der mentalen Präsentation von Sprache in Sprache umwandeln kann. Die FDA stellte die Finanzierung seiner Experimente in der Neural Signals Clinic ein und verbot Studien am Menschen wegen der potenziellen Gefahr einer Operation.

Um die Behörden von der Notwendigkeit zu überzeugen, die Forschung fortzusetzen, ging Kennedy zum Chirurgen in Mittelamerika. Dort wurden ihm Elektroden in die Motorkortex implantiert. "Diese Studie dauerte 29 Jahre und ging so weit, dass ich lieber sterben würde, als sie nicht fortzusetzen", sagte der Arzt.

Nach der Operation nahm Kennedy Daten während einer lauten Wiederholung von 29 Tönen auf. Er präsentierte diese Geräusche später, sprach sie aber nicht aus. So bestimmte er die Entsprechung der Arbeit des Gehirns sowohl während der Aussprache als auch während der Präsentation der Aussprache. Das Experiment eröffnet gelähmten Menschen neue Kommunikationsmöglichkeiten, und Kennedy hofft, dass die FDA die Finanzierung wieder aufnehmen wird.


Kennedys Gehirn während der Operation

In den 1980er Jahren patentierte Philip Kennedy einen innovativen Elektrodentyp, der aus einem Paar Golddrähten in einem Glaskegel bestand. Dieses Gerät ermöglichte es Neuronen, hinein zu "wachsen". Bis 1996 experimentierte sein Team an Tieren, und 1996 erlaubte die FDA die Implantation von Elektroden in das Gehirn eines Patienten mit "Locked Man" -Syndrom. Die erste Freiwillige war Mutter von zwei Kindern namens Margery mit Amyotropher Lateralsklerose. Sie konnte den Schalter mit dem Gedanken ein- und ausschalten. Margery-Krankheit schritt schnell voran, nur 76 Tage später starb sie.

Der zweite menschliche Patient war Johnny Ray, ein 53-jähriger Vietnamkriegsveteran. Er wachte nach einem Koma auf, konnte aber nur die Pupillen bewegen. Die Mensch-Computer-Oberfläche half Ray dabei, den Cursor zu bewegen. So können Sie Buchstaben aus dem Menü auf der virtuellen Tastatur auswählen und zumindest die Möglichkeit haben, anderen etwas zu sagen. Der Patient lebte vier Jahre nach der Operation.

Im Jahr 2004 implantierte Kennedy Eric Ramsey Elektroden. Nach einem Autounfall, der Ramsey nach seinem sechzehnten Geburtstag widerfuhr, hatte er das "Locked Man" -Syndrom. Die vom Kennedy-Team erstellte Software verstand mehrere vom Patienten präsentierte Geräusche, die es ihm ermöglichten, einige einfache Wörter zu „sagen“.

Die FDA widerrief daraufhin die Erlaubnis zur Verwendung von Geräten bei lebenden Patienten. Die Verwaltung stellte Fragen zur Sicherheit dieser Operationen, einschließlich des Wachstumsfaktors - Verbindungen, die dazu führten, dass Neuronen in die Elektroden „hineinwuchsen“. Philip Kennedy war nicht in der Lage, der Verwaltung die erforderlichen Informationen zur Verfügung zu stellen. Der Forscher konnte sich mit dieser FDA-Entscheidung nicht abfinden.

"Gesperrte" Personen können nicht kommunizieren, manchmal können sie nur ihre Pupillen bewegen und blinzeln, und manchmal können sie etwas Unscharfes sagen, und diese Faktoren fügen dem Experiment eine zusätzliche Variable hinzu. Kennedy brauchte einen Freiwilligen, der sprechen konnte, um die Arbeit der Neuronen in seiner Rede zu untersuchen.

Im Laufe des Jahres suchte der Arzt nach einer Person mit Amyotropher Lateralsklerose, die einer weiteren riskanten Operation zustimmen würde. „Ich konnte niemanden finden. Ich habe lange nachgedacht und mich am Ende entschlossen, ein Experiment an mir selbst durchzuführen “, sagt Kennedy. Im Juni 2014 landete er im Belize City Hospital in der Hauptstadt des gleichnamigen Bundesstaates Mittelamerika. Für diese Reise bereitete er die Elektroden vor, die der Neurochirurg in seinen motorischen Kortex implantiert hatte, wählte Kontaktpunkte aus und stellte genug Geld zur Verfügung, um mehrere Monate in dieser Stadt zu leben, wenn die Operation nicht nach Plan verläuft.

Nach der ersten Operation verlor Kennedy seine Rede - er konnte den Chirurgen, die ihm Fragen stellten, nichts beantworten. Die Ärzte erklärten später, dass das Gehirn aufgrund des Blutdrucks während einer zwölfstündigen Operation geschwollen war, was zu einer vorübergehenden Lähmung führte. „Ich hatte keine Angst. Ich wusste, was los war. Immerhin habe ich über die Operation nachgedacht “, kommentiert der Wissenschaftler. Die zweite Operation dauerte zehn Stunden, Elektroden wurden in sein Gehirn implantiert.

Einige Forscher halten solche Experimente für unethisch oder unvernünftig. Aber es gab Fälle, in denen sich eine solche Selbstaufopferung für die Zwecke der Wissenschaft auszahlt. Im Jahr 1984 Barry Marshalltrank eine Kultur von Helicobacter pylori-Bakterien, um zu beweisen, dass es Geschwüre und Magenkrebs verursacht. Seine Annahme darüber wurde durch Spott in der wissenschaftlichen Gemeinschaft verursacht. Durch ein Experiment, bei dem Marshall Magenbeschwerden, Übelkeit, Erbrechen und einen eigenartigen Mundgeruch entwickelte, bewies er seine Theorie und erhielt 2005 den Nobelpreis.

Nach seiner Rückkehr nach Georgia begann Kennedy in seinem Sprachlabor, Daten aus dem Gehirn zu entnehmen. Er nahm Daten von Neuronen während der Aussprache von Tönen und während ihrer mentalen Wiederholung. Dann tat er dasselbe und sprach 290 kurze Wörter und Sätze aus, darunter „Hallo Welt“. Der Arzt bezeichnete die Ergebnisse der Experimente als ermutigend. Er fand heraus, dass verschiedene Kombinationen von 65 Neuronen bei der Aussprache von Wörtern und ihrer mentalen Wiederholung auf die gleiche Weise funktionierten - und dies ist der Schlüssel zur Entwicklung eines Sprachwandlers.

Kennedy hoffte, mehrere Jahre mit den Implantaten leben zu können, aber nach mehreren Wochen der Datenerfassung musste er in ein örtliches Krankenhaus in Georgia gehen und sich einer weiteren Operation unterziehen - diesmal, um die Elektroden zu entfernen. Die Rechnung belief sich auf 94.000 Dollar, von denen 15.000 von der Versicherungsgesellschaft bezahlt wurden.

Source: https://habr.com/ru/post/de387119/