ऐतिहासिक वैज्ञानिक सफलता: उन्नत एएलएस वाला एक रोगी मस्तिष्क प्रत्यारोपण के लिए धन्यवाद संवाद करने में सक्षम था

पत्र द्वारा पत्र एक पूरी तरह से लकवाग्रस्त आदमी पहली बार अपनी भावनाओं को व्यक्त करने में सक्षम था ताकि जब वह वाक्यांश पढ़े तो उसका परिवार उत्साहित हो जाए: “मैं अपने महान बेटे से प्यार करता हूं"।

रोगी न्यूरोलॉजिकल बीमारी एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस (एएलएस) के अंतिम चरण के माध्यम से जाता है, जो संचार की असंभवता के साथ अत्यधिक अलगाव की ओर जाता है। इस स्थिति वाले लोग अपनी मांसपेशियों पर नियंत्रण खो देते हैं, और संचार असंभव हो सकता है। लेकिन एक प्रत्यारोपित डिवाइस की मदद से जो अपने मस्तिष्क से संकेतों को पढ़ता है, यह आदमी प्रयोग करने वाले शोधकर्ताओं के अनुसार, अक्षरों का चयन करने और वाक्य बनाने में सक्षम था।

यूट्रेक्ट यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर के एक मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस शोधकर्ता मारिस्का वानस्टेंसल ने कहा, “लोगों ने वास्तव में संदेह किया है कि क्या यह भी संभव था,” अध्ययन में भाग नहीं लिया था, में प्रकाशित नेचर कम्युनिकेशन एस।” यदि नई वर्तनी प्रणाली उन सभी लोगों के लिए विश्वसनीय है जो पूरी तरह से अवरुद्ध हैं, और अगर इसे अधिक कुशल और सस्ती बनाया जा सकता है, तो यह उन्हें अपने परिवारों और देखभाल टीमों के साथ फिर से जुड़ने की अनुमति दे सकता है,” एसेक्स विश्वविद्यालय में तंत्रिका इंजीनियर रेनहोल्ड शेरेर ने कहा।

एएलएस आंदोलन को नियंत्रित करने वाली नसों को नष्ट कर देता है, और अधिकांश रोगी निदान के 5 साल के भीतर मर जाते हैं। जब कोई व्यक्ति अब बात नहीं कर सकता है, तो वे स्क्रीन पर अक्षरों का चयन करने के लिए एक आंख-ट्रैकिंग कैमरे का उपयोग कर सकते हैं। बाद में बीमारी की प्रगति में, वे सूक्ष्म आंखों के आंदोलनों के साथ हां या ना के सवालों का जवाब दे सकते हैं। लेकिन अगर कोई व्यक्ति अपने जीवन को लम्बा खींचता है, तो वह महीनों या वर्षों तक सुनने में सक्षम हो सकता है, लेकिन संवाद नहीं कर सकता है, क्योंकि आंखें भी हिल नहीं सकती हैं।

2016 में, वैनस्टीनसेल की टीम ने बताया कि एएलएस वाली एक महिला एक मस्तिष्क प्रत्यारोपण के साथ वाक्य लिख सकती है जिसने उसके हाथ को हिलाने के प्रयासों का पता लगाया था। लेकिन इस व्यक्ति के पास अभी भी आंखों और मुंह की कुछ मांसपेशियों का न्यूनतम नियंत्रण था। यह स्पष्ट नहीं था कि एक मस्तिष्क जिसने शरीर पर सभी नियंत्रण खो दिए हैं, सार्थक संचार की अनुमति देने के लिए लगातार इच्छित आंदोलनों को संकेत दे सकता है।

क्रांतिकारी संचार

नए अध्ययन में भाग लेने वाले रोगी, एएलएस के साथ एक व्यक्ति जो अब 36 साल का है, ने 2018 में टुबिंगन विश्वविद्यालय (जर्मनी) में एक शोध टीम के साथ काम करना शुरू कर दिया, जब वह अभी भी अपनी आँखें हिला सकता था। उन्होंने टीम को बताया कि वह अपने छोटे बेटे सहित अपने परिवार के साथ संचार बनाए रखने की कोशिश करने के लिए एक आक्रामक प्रत्यारोपण चाहते थे। उनकी पत्नी और बहन ने सर्जरी के लिए अपनी लिखित सहमति दी।

“इस प्रकार के अध्ययन के लिए सहमति नैतिक चुनौतियों का सामना करती है। यह आदमी आंखों के आंदोलन के अपने अंतिम संचार के बाद की अवधि के दौरान अपना मन बदलने या बाहर निकलने में सक्षम नहीं होता,” वाशिंगटन विश्वविद्यालय, सिएटल में एक न्यूरोलॉजिस्ट और न्यूरोएथिसिस्ट डॉ। एरन क्लेन ने कहा।

शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क के एक हिस्से में 3.2 मिलीमीटर चौड़े वर्ग इलेक्ट्रोड के दो सेट डाले, जो आंदोलन को नियंत्रित करता है। जर्मन गैर-लाभकारी संगठन एएलएस में बायोमेडिकल इंजीनियर और न्यूरोटेक्नोलॉजिस्ट उज्वल चौधरी ने कहा, “जब आदमी को अपने हाथों, पैरों, सिर और आंखों को हिलाने की कोशिश करने के लिए कहा गया था, तो तंत्रिका संकेत हाँ या कोई सवाल का जवाब देने के लिए पर्याप्त नहीं थे।” वॉइस।

लगभग 3 महीने के असफल प्रयासों के बाद, टीम ने न्यूरोफीडबैक का परीक्षण किया, जिसमें एक व्यक्ति अपने मस्तिष्क संकेतों को संशोधित करने की कोशिश करता है, जबकि वे सफल हो रहे हैं या नहीं, इसका वास्तविक समय माप प्राप्त करते हैं। प्रत्यारोपण के पास न्यूरॉन्स की विद्युत गोलीबारी तेज होने के कारण एक श्रव्य स्वर अधिक हो गया, और धीमा होने पर कम हो गया।

शोधकर्ताओं ने प्रतिभागी को किसी भी रणनीति का उपयोग करके उस स्वर को बदलने के लिए कहा। पहले दिन, मैं टोन को स्थानांतरित कर सकता था और, 12 दिन तक, मैं इसे एक लक्ष्य टोन से मिला सकता था। चौधरी याद करते हैं, “यह कान के लिए संगीत की तरह था।” शोधकर्ताओं ने सबसे ग्रहणशील न्यूरॉन्स की तलाश करके और यह निर्धारित करके प्रणाली को समायोजित किया कि प्रतिभागियों के प्रयासों के साथ प्रत्येक कैसे बदल गया।

पिच को उच्च या निम्न रखकर, आदमी अक्षरों के समूहों और फिर व्यक्तिगत अक्षरों को “हां” और “नहीं” इंगित कर सकता है। सिस्टम के साथ लगभग 3 सप्ताह के बाद, उन्होंने एक समझदार वाक्य तैयार किया: देखभाल करने वालों के लिए अपनी स्थिति बदलने का अनुरोध। अगले वर्ष, उन्होंने प्रति मिनट लगभग एक चरित्र की सावधानीपूर्वक गति से दर्जनों वाक्य बनाए: “गौलाश सूप और मीठे मटर सूप।” “मैं टूल के एल्बम को ज़ोर से सुनना चाहता हूं।” “मैं अपने शांत बेटे से प्यार करता हूँ।”

उन्होंने अंततः टीम को समझाया कि उन्होंने अपनी आंखों को हिलाने की कोशिश कर रहे स्वर को संशोधित किया है। लेकिन वह हमेशा सफल नहीं हुआ। अध्ययन में बताए गए 135 दिनों में से केवल 107 में यह 80% सटीकता के साथ लक्ष्य टन की एक श्रृंखला का मिलान करने में सक्षम था, और उन 107 में से केवल 44 में यह एक समझदार वाक्य उत्पन्न करने में सक्षम था।

“हम केवल अटकलें लगा सकते हैं” दूसरे दिनों क्या हुआ। हो सकता है कि प्रतिभागी सो रहा हो या बस मूड में न हो। शायद मस्तिष्क से संकेत कंप्यूटर के डिकोडिंग सिस्टम को बेहतर रूप से कॉन्फ़िगर करने के लिए बहुत कमजोर या परिवर्तनीय था, जिसके लिए दैनिक अंशांकन की आवश्यकता थी। संबंधित न्यूरॉन्स ने इलेक्ट्रोड की सीमा में प्रवेश किया और छोड़ दिया हो सकता है,” स्विट्जरलैंड में विस सेंटर फॉर बायोइंजीनियरिंग एंड न्यूरोइंजीनियरिंग के न्यूरोसाइंटिस्ट सह-लेखक जोनास ज़िमरमैन कहते हैं।

ओरेगन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड हेल्थ में मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस का अध्ययन करने वाले मेलानी फ्राइड-ओकेन कहते हैं, फिर भी, अध्ययन से पता चलता है कि किसी व्यक्ति के साथ संचार बनाए रखना संभव है क्योंकि वे अपनी क्षमताओं के लिए एक इंटरफ़ेस को अपनाकर खुद को बंद कर लेते हैं। “यह बहुत अच्छा है। लेकिन कस्टम सिस्टम को डिजाइन करने, परीक्षण करने और बनाए रखने में सैकड़ों घंटे बिताए गए थे, वे कहते हैं। हम इसे सहायक तकनीक की स्थिति में बदलने के पास कहीं नहीं हैं जिसे एक परिवार खरीद सकता है,” विशेषज्ञों ने स्पष्ट किया।

“प्रदर्शन नैतिक सवाल भी उठाता है। जीवन के अंत की देखभाल वरीयताओं पर चर्चा करना उन लोगों के लिए काफी मुश्किल है जो बोल सकते हैं,” क्लेन नोट करते हैं। “क्या आप इन उपकरणों में से एक के साथ वास्तव में जटिल वार्तालापों में से एक हो सकते हैं जो आपको केवल एक दिन में तीन वाक्य कहने की अनुमति देता है? आप निश्चित रूप से यहाँ एक शब्द या एक शब्द को गलत नहीं समझना चाहते हैं।” ज़िमरमैन का कहना है कि शोध दल ने निर्धारित किया है कि प्रतिभागी की स्वास्थ्य सेवा इंटरफेस-निर्भर नहीं होनी चाहिए। “अगर स्पेलर का आउटपुट 'मेरे प्रशंसक को बंद करना' था, तो हम ऐसा नहीं करेंगे। लेकिन यह परिवार के सदस्यों पर निर्भर है कि वे रोगी की इच्छाओं की व्याख्या करें क्योंकि वे फिट दिखते हैं,” उन्होंने स्पष्ट किया।

चौधरी फाउंडेशन एएलएस वाले कई अन्य लोगों को समान प्रत्यारोपण देने के लिए धन की मांग कर रहा है। उनका अनुमान है कि पहले 2 वर्षों के लिए सिस्टम की लागत लगभग 500,000 डॉलर होगी। इस बीच, ज़िमरमैन और उनके सहयोगी एक सिग्नल प्रोसेसिंग डिवाइस विकसित कर रहे हैं जो त्वचा के माध्यम से लंगर डाले जाने के बजाय मैग्नेट के माध्यम से सिर से जुड़ता है, जिससे संक्रमण का खतरा होता है।

अब तक, खोपड़ी के बाहर से संकेतों को पढ़ने वाले उपकरणों ने वर्तनी की अनुमति नहीं दी है। 2017 में, एक टीम ने घोषणा की कि वह 70% सटीकता के साथ वर्गीकृत कर सकती है, एक गैर-आक्रामक तकनीक का उपयोग करके पूरी तरह से संलग्न प्रतिभागी के मस्तिष्क की हाँ या कोई प्रतिक्रिया नहीं जिसे कार्यात्मक निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी कहा जाता है ( एफएनआईआर)। नए अध्ययन के दो सह-लेखक, चौधरी और टुबिंगन विश्वविद्यालय में न्यूरोसाइंटिस्ट, नील्स बीरबाउमर, उस टीम का हिस्सा थे। लेकिन अन्य शोधकर्ताओं ने अध्ययन के सांख्यिकीय विश्लेषण के बारे में चिंता व्यक्त की है। 2019 में दो जांचों में कदाचार पाया गया और दो दस्तावेजों को वापस ले लिया गया। लेखकों ने कदाचार के निष्कर्षों को चुनौती देने के लिए मुकदमा दायर किया। शेरेर, जो एफएनआईआरएस अध्ययन के बारे में संदेह कर रहे थे, का कहना है कि आक्रामक डिवाइस के साथ परिणाम “निश्चित रूप से मजबूत” हैं।

विस सेंटर के शोधकर्ता इस अध्ययन प्रतिभागी के साथ काम करना जारी रखते हैं, लेकिन उनकी वर्तनी की क्षमता कम हो गई है और अब वह ज्यादातर हां या कोई सवाल नहीं जवाब देते हैं, ज़िम्मरमैन कहते हैं।

“प्रत्यारोपण के चारों ओर निशान ऊतक आंशिक रूप से दोष देने के लिए है क्योंकि यह तंत्रिका संकेतों को अस्पष्ट करता है। संज्ञानात्मक कारक भी एक भूमिका निभा सकते हैं: प्रतिभागी का मस्तिष्क अपने पर्यावरण को प्रभावित करने में सक्षम नहीं होने के वर्षों के बाद डिवाइस को नियंत्रित करने की क्षमता खो सकता है। लेकिन शोध टीम डिवाइस को बनाए रखने के लिए प्रतिबद्ध है जब तक वह इसका उपयोग करना जारी रखता है,” ज़िमरमैन कहते हैं। “यह बहुत बड़ी जिम्मेदारी है। हम इसके बारे में बहुत जागरूक हैं,” उन्होंने निष्कर्ष निकाला।

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