For at studere hjernen lægger en læge sig selv under kniven

Phil Kennedy så ikke længere nogen anden måde at få dataene på. Det var sådan, han en dag kom til at ligge lykkeligt bevidstløs på et operationsbord i Belize, mens en neurokirurg savede toppen af ​​hans kranium af.

Sidste år gjorde Kennedy, en 67-årig neurolog og opfinder, noget hidtil uset i selveksperimenternes annaler. Han betalte en kirurg i Mellemamerika $25.000 for at implantere elektroder i hans hjerne for at etablere en forbindelse mellem hans motoriske cortex og en computer.

Sammen med en lille gruppe pionerer havde Kennedy i slutningen af ​​1980'erne udviklet invasive menneskelige hjerne-computer-grænseflader - bogstaveligt talt ledninger inde i hjernen forbundet til en computer, og han er bredt anerkendt som den første, der tillod en alvorligt lammet indelukket patient at flytte en computermarkør ved hjælp af hendes hjerne. Cyborgernes fader, kaldte et blad ham.

Kennedys videnskabelige mål har været at bygge en taledekoder - software, der kan oversætte de neuronale signaler produceret af forestillet tale til ord, der kommer ud af en talesynthesizer. Men dette arbejde, udført af hans lille Georgia-firma Neural Signals, var gået i stå, siger Kennedy. Han kunne ikke længere finde forskningsemner, havde ringe finansiering og havde mistet støtten fra U.S. Food and Drug Administration.

Det er grunden til, at han i juni 2014 sad på et fjerntliggende hospital og betragtede billedet af sin egen barberede hovedbund i et spejl. Hele denne forskningsindsats på indtil videre 29 år skulle dø, hvis jeg ikke gjorde noget, siger han. Jeg ville ikke have, at den skulle dø på vinstokken. Derfor tog jeg risikoen.

I efteråret præsenterede Kennedy undersøgelser af sin egen hjerne ved Society for Neuroscience i Chicago, hvor hans handlinger vakte både ærefrygt og bekymring blandt kolleger. Ved at arrangere en operation på en rask person - selv ham selv, selv i videnskabens navn - havde han sandsynligvis overtrådt sin læges ed. Jeg er glad for, at han har det godt nu, siger Eddie Chang, en neurokirurg ved University of California, San Francisco, hvis nylige arbejde med at kortlægge de områder af den motoriske cortex, der styrer tale, hjalp med at guide Kennedys beregninger. Jeg håber, han får nogle dyrebare, dyrebare data.

FDA problemer

Kennedy, der er født i Irland, siger, at hans selveksperiment var drevet af frustration og videnskabelige spørgsmål. Han var så fascineret af hjernen som ung læge, at han vendte tilbage til skolen for at opnå en ph.d. i neurovidenskab. Mens han drev et laboratorium på Georgia Institute of Technology i 1980'erne, udviklede og patenterede han en innovativ type elektrode bestående af et par guldtråde indkapslet i en lille glaskegle. Fyldt med en proprietær blanding af vækstfaktorer fik elektroden nærliggende neuroner til at vokse ind i enheden.

Phil Kennedy

I 1996, efter dyreforsøg, indvilligede FDA i at tillade Kennedy at implantere sine elektroder i fastlåste patienter med lammelser så alvorlige, at de ikke længere kunne tale eller bevæge sig. Hans første frivillige var en specialundervisningslærer og mor til to ved navn Marjory eller MH, som indvilligede i at gennemgå proceduren i slutningen af ​​sit liv. Marjory havde ALS, men viste, at hun kunne tænde og slukke for en kontakt blot ved at tænke. Men hun var så syg, at hun kun døde 76 dage senere. Dernæst, i 1998, kom Johnny Ray, en 53-årig Vietnam-veteran og gipsentreprenør, der vågnede fra koma med sindet helt intakt, men ude af stand til at bevæge sig andet end øjenlågene.

Kennedy overvågede personligt implantationen af ​​elektroderne i mindst fem emner, og hans team begyndte at vise, at hvis det optages fra blot nogle få neuroner, kunne patienter flytte en markør på en computerskærm og kommunikere ved at vælge ord eller bogstaver fra en menu.

I 2004 havde Kennedy implanteret sine elektroder i hjernen på Erik Ramsey, en frivillig, der fik et katastrofalt hjernestammeslagtilfælde i en bilulykke, der efterlod ham låst inde i en alder af 16. Takket være data indsamlet fra Ramsey, Kennedy og hans samarbejdspartnere fortsatte med at udgive højprofilerede artikler om resultaterne i tidsskrifter som PLOS One og Grænser i neurovidenskab så sent som i 2009 og 2011. Et papir beskrev, hvordan software kunne udvælge de lyde, Ramsey forestillede sig, og give ham mulighed for meget groft at udtale nogle få enkle ord. Til sidst blev Ramsey for syg til at blive ved med at deltage i forskningen.

På det tidspunkt havde FDA også trukket tilladelsen tilbage til at bruge enhederne til flere patienter. Kennedy siger, at agenturet begyndte at bede ham om flere sikkerhedsdata, herunder om de neurotrofiske faktorer, han brugte til at fremkalde neuronal vækst. Da Kennedy ikke kunne levere dataene, nægtede FDA at godkende flere implantater.

Kennedy accepterede aldrig fuldt ud FDA-beslutningen (han tog mindst én anden patient med til Belize for at få et implantat). Der var også videnskabelige frustrationer i arbejdet med handicappede. Fastlåste mennesker kan ikke kommunikere, undtagen til tider med grynten eller deres øjne, noget der tilføjede en forvirrende variabel til hans eksperimenter. Når en given neuron fyrede af, kunne han aldrig være sikker på, hvad patienten havde tænkt.

Phil Kennedys hjerne under operation for at installere et neuron-registrerende implantat.

Kennedy blev overbevist om, at vejen til at tage sin forskning til næste niveau var at finde en frivillig, der stadig kunne tale. I næsten et år søgte han efter en frivillig med ALS, som stadig beholdt nogle vokale evner, i håb om at tage patienten offshore til operation. Jeg kunne ikke få en. Så efter mange overvejelser og overvejelser besluttede jeg at gøre det på mig selv, siger han. Jeg prøvede at tale mig selv fra det i årevis.

Operationen fandt sted i juni 2014 på et 13-sengs hospital i Belize City tusinde kilometer syd for hans Georgia-baserede neurologipraksis og også langt fra FDA's rækkevidde. Før han gik ombord på sit fly, gjorde Kennedy alt, hvad han kunne, for at forberede sig. Hos sit lille firma, Neural Signals, fremstillede han de elektroder, som neurokirurgen ville implantere i hans motoriske cortex - selv valgte stedet, hvor han ville have dem begravet. Han lagde nok penge til side til at forsørge sig selv i et par måneder, hvis operationen gik galt. Han havde sørget for, at hans livsvilje var i orden, og at hans ældre søn vidste, hvor han var.

Gå på tur

Nede i Belize forløb proceduren ikke problemfrit, hvilket pegede på farerne ved hjerne-computer-grænsefladevidenskab for frivillige. Der er en lille, men reel chance for død, når som helst kraniet åbnes. Efter at være vågnet fra sin første operation, siger Kennedy, kunne han ikke svare, da kirurgerne talte med ham. Han havde mistet evnen til at tale. Lægerne forklarede senere, at hans blodtryk var steget under den 12-timers operation, hvilket fik hjernen til at svulme op og førte til midlertidig lammelse. Jeg var ikke det mindste bange, siger Kennedy. Jeg vidste, hvad der foregik. Jeg opfandt operationen.

Bivirkningerne var meget alvorlige, men Kennedy siger, at han kom sig og vendte tilbage til en anden 10-timers procedure i Belize City flere måneder senere, så kirurgen kunne implantere elektronik, der ville lade ham indsamle signaler fra sin egen hjerne.

Kennedys heltemod imponerer nogle af hans tidligere patienter. Tal om at gå en tur! David Jayne, en ALS-patient implanteret af Kennedys team i begyndelsen af ​​2000'erne, sagde i en e-mail. Jeg beundrer Phil.

For nogle forskere kunne Kennedys beslutninger ses som ukloge, endda uetiske. Alligevel er der tilfælde, hvor selveksperimenter har givet pote. I 1984 drak en australsk læge ved navn Barry Marshall et bæger fyldt med bakterier for at bevise, at de forårsagede mavesår. Han vandt senere Nobelprisen. Der har været en lang tradition for læger, der eksperimenterer på sig selv, nogle gange med gode resultater og nogle gange uden så gode resultater, siger Jonathan Wolpaw, en hjerne-computer grænsefladeforsker ved Wadsworth Center i New York. Det er i den tradition. Det er nok alt, jeg skulle sige uden flere oplysninger.

Efter at være vendt hjem til Duluth, Georgia, begyndte Kennedy at arbejde stort set alene i sit talelaboratorium og optage sine neuroner, mens han gentog 29 fonemer (såsom e, eh, a, o, u og konsonanter som ch og j) højt, og så stille forestillede sig at sige dem. Det samme gjorde han med omkring 290 korte ord som Dale og blomme. Der var også sætninger at sige: Hej verden, Hvilket privat firma, og Glæden ved en løbetur får en dreng til at sige wow.

Kennedy siger, at hans tidlige resultater er yderst opmuntrende. Han siger, at han fastslog, at forskellige kombinationer af de 65 neuroner, han optog fra, konsekvent affyrede hver gang han talte bestemte lyde højt, og også affyrede, når han forestillede sig at tale dem - et forhold, der potentielt er nøglen til at udvikle en tankedekoder til tale. Hos UCSF siger Chang, at Kennedy måske har lært noget nyt. Hans egen forskning bruger forskellige elektroder placeret uden for hjernen, som han siger er i stand til kun at indsamle et relativt groft signal (se En talesynthesizer direkte til hjernen). Jeg tror, ​​hvad han kan have adgang til der, er noget meget mere detaljeret, siger Chang.

Der var en stor skuffelse. Kennedy havde håbet på at leve med implantaterne i sin hjerne i årevis, indsamle data, forbedre sin kontrol og udgive papirer. Men snittet i hans kranie lukkede aldrig helt, hvilket skabte en farlig situation. Efter et par ugers indsamling af data blev Kennedy i januar sidste år tvunget til at bede læger på et lokalt hospital i Georgia om at fjerne implantaterne. Regningen lød på $94.000. Kennedy indsendte kravet til sit forsikringsselskab (han siger, at det betalte $15.000).

Kennedy tilskriver dette tilbageslag til sin beslutning om at bygge elektroderne ekstra store og installere dem i en usædvanlig vinkel, så de ville være nemmere at arbejde med - en beslutning, han nu mener var en fejl. Men jeg slap med det, så jeg er glad, siger han. Jeg havde et par knopper og blå mærker efter operationen, men jeg fik fire ugers gode data. Jeg vil arbejde på disse data i lang tid.

skjule