Нейроімплант допоміг пацієнту з БАС передати майже 2 млн слів

Дослідники Каліфорнійського університету в Девісі показали тривале домашнє використання мовного нейроінтерфейсу у пацієнта з бічним аміотрофічним склерозом (БАС). За 19 місяців Кейсі Харрелл передав 183 060 речень — 1 960 163 слова — із середньою швидкістю 56 слів за хвилину.

Згідно з матеріалом у Nature Medicine, автори вивчали не лабораторну демонстрацію, а повсякденне використання системи без присутності дослідників.

Що показало домашнє використання

Харрелл використовував нейроінтерфейс удома понад 3800 годин. Система допомагала йому спілкуватися з родиною, друзями, колегами й лікарями, надсилати повідомлення та листи, брати участь у відеодзвінках, користуватися інтернетом і зберігати повну зайнятість попри параліч.

За оцінкою пацієнта, 92% речень система декодувала щонайменше «в основному коректно». У формальних тестах, де Харреллу показували слова на екрані, точність перевищувала 99% за словником у 125 000 англійських слів. Піковий показник у статті — 99,2%.

На момент публікації дослідження Харрелл використовував систему у 444 із 653 днів після імплантації. Після того як його помічникам дозволили самостійно підключати та відключати обладнання без присутності дослідників, середній час взаємодії зріс із 3,7 до 9,5 години на день.

Як побудована система

У 2023 році Харреллу імплантували чотири масиви мікроелектродів у ліву прецентральну звивину — ділянку мозку, пов’язану з координацією мовлення. Система зчитує сигнали з 256 кортикальних електродів, коли пацієнт намагається говорити.

Алгоритм перетворює нейронну активність на ймовірності фонем кожні 80 мс, а далі мовна модель підбирає найвірогіднішу послідовність слів зі словника приблизно на 125 000 слів. Текст виводиться на екран у реальному часі. Після завершення фрази система може озвучити її синтезованим голосом, налаштованим на звучання голосу Харрелла до хвороби.

Для керування комп’ютером пацієнт також використовував декодер курсора. Раніше вважали, що для мовлення і руху курсора можуть знадобитися різні зони мозку, але команда показала, що обидва режими можна реалізувати через сигнали з мовної моторної кори.

Від демонстрації до повсякденного інструменту

Команда вже демонструвала високу точність нейроінтерфейсу в лабораторних сесіях. У 2024 році дослідники повідомили, що в першій тренувальній сесії тривалістю 30 хвилин система досягла 99,6% точності за словником із 50 слів. На другий день, після ще 1,4 години налаштування, точність склала 90,2% за словником у 125 000 слів.

Нова робота переносить фокус із контрольованих випробувань на тривале використання в побуті. За словами авторів, це один із ключових кроків до практичних нейроінтерфейсів для людей із тяжкими руховими порушеннями. Співавтор дослідження Сергій Ставіскі заявив, що 3800 годин запису мозкової активності під час використання системи стали, за його даними, найбільшим індивідуальним набором даних із роздільною здатністю на рівні окремих нейронів.

Автори наголосили, що дослідження описує один клінічний випадок. Поки невідомо, наскільки результати можна перенести на інших пацієнтів, зони імплантації, типи електродів і неврологічні стани. Система також залишається експериментальною. Вона використовує дротові з’єднання, потребує щоденного підключення навченими помічниками і через габарити обладнання підходить лише для домашнього використання.

У березні глава компанії Neuralink Ілон Маск повідомив, що її BCI-пристрій здатний повернути мовлення людям, які його втратили. Один із пацієнтів на 80-й день використання нейроімпланта зміг запустити World of Warcraft і грати силою думки.

У квітні стало відомо про користувача пристрою мозок — комп’ютер Гелена Баквалтера, який навчився створювати музику силою думки.

Нагадаємо, навесні ЗМІ повідомили, що стартап екс-президента Neuralink випробує на людях біогібридний чип.