Interfejsy mózgowo-komputerowe (BCI, Brain-Computer Interface) od lat należą do najbardziej obiecujących technologii rozwijanych na styku neurologii, neurochirurgii i sztucznej inteligencji. Ich celem jest umożliwienie osobom z ciężkimi schorzeniami neurologicznymi odzyskania utraconych funkcji, takich jak komunikacja czy kontrola urządzeń zewnętrznych. Teraz naukowcy i lekarze z University of Michigan Health wykonali ważny krok w kierunku realizacji tej wizji. W ramach badania klinicznego po raz pierwszy wszczepiono człowiekowi bezprzewodowy i w pełni implantowalny interfejs mózgowo-komputerowy Connexus BCI opracowany przez firmę Paradromics. Eksperci podkreślają, że projekt może otworzyć nowy rozdział w leczeniu osób cierpiących na choroby neuronu ruchowego, w tym stwardnienie zanikowe boczne (ALS), które często prowadzą do utraty zdolności mówienia.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Czym jest bezprzewodowy interfejs mózgowo-komputerowy Connexus BCI i jak działa,
- Dlaczego pierwsze wszczepienie urządzenia Paradromics u człowieka może być przełomem dla osób z chorobami neuronu ruchowego,
- Jakie cele stawia sobie badanie kliniczne Connect-One i jak długo będą obserwowani uczestnicy,
- W jaki sposób technologie BCI mogą w przyszłości umożliwiać komunikację oraz obsługę komputerów za pomocą myśli.
Pierwsze wszczepienie Connexus BCI u człowieka
Zabieg został przeprowadzony przez zespół neurochirurgów z University of Michigan Health. Operację wykonali dr Matthew Willsey, neurochirurg i inżynier biomedyczny, oraz dr Aditya S. Pandey, kierownik Wydziału Neurochirurgii Uniwersytetu Michigan. Implant wszczepiono kobiecie z Michigan, która zmaga się z chorobą neuronu ruchowego powodującą poważne trudności w komunikacji werbalnej.
Urządzenie zostało zaimplantowane w ramach badania klinicznego Connect-One Early Feasibility Study (EFS), którego głównym celem jest ocena bezpieczeństwa technologii podczas długoterminowego użytkowania. Naukowcy chcą również sprawdzić, czy system pozwoli użytkownikom odzyskać możliwość komunikowania się za pomocą generowanego tekstu i syntetycznej mowy.
Jesteśmy niezwykle podekscytowani możliwością zbadania potencjału tego bezprzewodowego interfejsu mózg-komputer (BCI) w przywracaniu komunikacji osobom, które utraciły zdolność mówienia z powodu choroby neurologicznej lub urazu – powiedział Willsey, główny badacz ośrodka badawczego, który kierował operacją wszczepienia implantu. To może okazać się dużym krokiem naprzód w dążeniu do naszego celu, jakim jest pomoc w leczeniu osób z paraliżem, którym w przeciwnym razie brakuje skutecznych terapii pozwalających na zachowanie zdolności komunikowania się.
Jak działa interfejs mózgowo-komputerowy Paradromics?
Connexus BCI należy do bardzo wąskiej grupy bezprzewodowych, całkowicie wszczepialnych interfejsów mózgowo-komputerowych testowanych obecnie w Stanach Zjednoczonych. Podstawowym zadaniem urządzenia jest przechwytywanie sygnałów generowanych przez neurony i przekształcanie ich w polecenia umożliwiające sterowanie urządzeniami elektronicznymi.
System wykorzystuje 421 mikroelektrod umieszczonych w korze mózgowej. Elektrody rejestrują aktywność pojedynczych neuronów z bardzo wysoką rozdzielczością. Następnie sygnały są przesyłane do niewielkiego nadajnika-odbiornika umieszczonego w klatce piersiowej pacjenta. Ten z kolei przekazuje dane do zewnętrznego odbiornika analizującego aktywność mózgu. W praktyce oznacza to możliwość dekodowania intencji użytkownika i przekształcania ich w tekst, mowę syntetyczną lub komendy komputerowe.
Connect-One – badanie, które ma odpowiedzieć na kluczowe pytania
Badanie Connect-One jest pierwszym ogólnokrajowym badaniem klinicznym oceniającym system Paradromics u ludzi. Jego głównym celem jest analiza bezpieczeństwa urządzenia podczas wieloletniego użytkowania. Badacze chcą również sprawdzić:
- skuteczność odczytywania sygnałów neuronalnych,
- możliwość odtwarzania komunikacji za pomocą tekstu i mowy,
- potencjał sterowania komputerem za pomocą aktywności mózgu,
- trwałość działania systemu przez wiele lat.
Uczestniczka badania będzie monitorowana przez sześć lat od momentu implantacji urządzenia. W tym czasie pozostanie pod opieką specjalistów zajmujących się chorobami neuronu ruchowego, w tym ekspertów z kliniki Stanford Morris ALS Clinic działającej w strukturach University of Michigan Health.
Choroby neuronu ruchowego a utrata komunikacji
Choroby neuronu ruchowego (MND) należą do najpoważniejszych schorzeń neurologicznych. Powodują stopniowe uszkadzanie neuronów odpowiedzialnych za kontrolę ruchów mięśni. Do tej grupy zaliczane są między innymi:
- stwardnienie zanikowe boczne (ALS),
- pierwotne stwardnienie boczne (PLS),
- inne postępujące choroby neurodegeneracyjne wpływające na funkcje ruchowe.
W zaawansowanych stadiach choroby wielu pacjentów traci zdolność mówienia, mimo zachowania świadomości i sprawności intelektualnej. Właśnie dlatego technologie BCI są postrzegane jako potencjalnie przełomowe rozwiązanie.
Utrzymanie możliwości komunikowania się jest niezwykle ważne dla wszystkich osób żyjących z chorobą neuronu ruchowego, aby mogły one utrzymywać kontakt z rodzinami i przyjaciółmi oraz zachować niezależność i jakość życia – powiedział dr Stephen Goutman, dyrektor kliniki ALS Morris na Uniwersytecie Michigan.
Paradromics buduje fundament pod nową generację BCI
Dla firmy Paradromics rozpoczęcie badań klinicznych stanowi jeden z najważniejszych etapów w historii przedsiębiorstwa.
Rejestracja pierwszego uczestnika na Uniwersytecie Michigan to przełomowy moment dla naszej firmy i całej branży” – powiedział dr Matt Angle, dyrektor generalny i założyciel Paradromics. Naszym celem jest przywrócenie naturalnej komunikacji osobom, które utraciły zdolność mówienia, i pomoc im w utrzymaniu kontaktu z bliskimi. Jesteśmy dumni ze współpracy z University of Michigan Health w tym pierwszym badaniu z udziałem ludzi, budując fundamenty pod kolejną generację klinicznych interfejsów mózg-komputer (BCI).
Warto podkreślić, że jeszcze przed rozpoczęciem badania Connect-One naukowcy z University of Michigan przeprowadzili procedurę tymczasowego wszczepienia urządzenia Connexus podczas badań nad padaczką. Pozwoliło to potwierdzić możliwość bezpiecznej implantacji oraz skutecznego rejestrowania aktywności neuronalnej.
FDA dopuściła rozpoczęcie badań klinicznych
Kluczowym krokiem umożliwiającym rozpoczęcie projektu było uzyskanie przez Paradromics zgody amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (FDA) w ramach Investigational Device Exemption (IDE). Dzięki temu firma mogła uruchomić badanie Connect-One w listopadzie 2025 roku. University of Michigan Health jest jednym z trzech ośrodków prowadzących rekrutację uczestników.
Urządzenie Paradromics powstało w oparciu o dziesięciolecia badań nad wewnątrzkorowymi systemami komunikacji (BCI), a niniejsze badanie stanowi kolejny ważny krok w kierunku sprawdzenia, czy w pełni wszczepiony i bezprzewodowy system BCI może przywrócić komunikację – powiedział dr n. med. David M. Brandman, główny badacz badania Connect-One.
Interfejsy mózgowo-komputerowe zmieniają neurologię
W ostatnich latach rozwój interfejsów mózgowo-komputerowych znacząco przyspieszył. Coraz większa moc obliczeniowa, postępy w miniaturyzacji elektroniki oraz wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji sprawiają, że dekodowanie sygnałów mózgowych staje się coraz bardziej precyzyjne. Eksperci przewidują, że w przyszłości technologie BCI mogą wspierać nie tylko komunikację, ale również:
- przywracanie funkcji ruchowych po urazach rdzenia kręgowego,
- kontrolowanie protez kończyn,
- leczenie niektórych zaburzeń neurologicznych,
- wspomaganie rehabilitacji pacjentów po udarach.
Postęp w dziedzinie interfejsów mózg-komputer i neuromodulacji szybko zmienia możliwości leczenia chorób neurologicznych – powiedział dr Oren Sagher.
Główne wnioski
- University of Michigan Health przeprowadził pierwsze u człowieka wszczepienie bezprzewodowego interfejsu mózgowo-komputerowego Connexus BCI firmy Paradromics w ramach badania klinicznego Connect-One.
- Urządzenie wykorzystuje 421 mikroelektrod, które rejestrują sygnały z pojedynczych neuronów i mogą umożliwić przekształcanie aktywności mózgu w tekst, mowę syntetyczną lub polecenia komputerowe.
- Badanie ma ocenić długoterminowe bezpieczeństwo implantu oraz sprawdzić, czy technologia pozwoli przywrócić komunikację osobom z chorobami neurologicznymi i paraliżem.
- Uczestniczka badania będzie obserwowana przez sześć lat, a projekt może stać się fundamentem dla kolejnej generacji klinicznych interfejsów mózgowo-komputerowych przeznaczonych dla pacjentów z ALS i innymi chorobami neuronu ruchowego.
Źródło:
- https://www.michiganmedicine.org/news-release/university-michigan-implants-first-human-paradromics-wireless-brain-computer-interface-designed
