Мэтью Нэгл¶

Мэтью Нэгл (англ. Matthew Nagle; 1979, Уэймут, Массачусетс, США — 24 июля 2007, там же) — американский пациент, ставший первым человеком, которому был имплантирован нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ) BrainGate для управления внешними устройствами силой мысли. Его случай стал знаковым в истории нейротехнологий и нейрореабилитации.

¶Биография

Мэтью Нэгл родился в 1979 году в городе Уэймут, штат Массачусетс. До травмы вёл активный образ жизни, работал в сфере обслуживания. В 2001 году, в возрасте 22 лет, Нэгл получил ножевое ранение в шею во время драки в парке. В результате повреждения спинного мозга на уровне шейного отдела (C3-C4) у него развилась тетраплегия — полный паралич всех четырёх конечностей и туловища. Он был прикован к инвалидной коляске и нуждался в постоянном уходе, в том числе в искусственной вентиляции лёгких.

¶Имплантация BrainGate

В 2004 году Нэгл стал участником клинического исследования, проводимого компанией Cyberkinetics (США) под руководством нейробиолога Джона Донохью. Целью исследования была проверка безопасности и эффективности имплантируемого нейрокомпьютерного интерфейса BrainGate.

¶Устройство

BrainGate представлял собой кремниевый микроэлектродный массив размером 4×4 мм, содержащий 96 микроэлектродов. Устройство имплантировалось в моторную кору головного мозга (в область, отвечающую за движения руки). Электроды регистрировали электрические сигналы (спайки) от групп нейронов. Сигналы передавались по проводам через разъём, закреплённый на черепе, к внешнему компьютеру, который декодировал намерения пациента в команды для управления курсором, роботизированной рукой или другими устройствами.

¶Хирургическая операция

Операция по имплантации массива была проведена 22 июня 2004 года в больнице Род-Айленда (Провиденс, Род-Айленд). Хирургическая процедура длилась около трёх часов. После операции Нэгл прошёл курс реабилитации и обучения работе с интерфейсом.

¶Результаты и достижения

В течение 9 месяцев после имплантации Нэгл участвовал в серии экспериментов, которые продемонстрировали возможность управления внешними устройствами с помощью мысленных команд.

¶Управление курсором

Нэгл научился управлять курсором на экране компьютера силой мысли. Он мог открывать электронную почту, играть в простые компьютерные игры (например, в Pong), регулировать громкость телевизора и переключать каналы. Точность управления курсором со временем возросла, хотя и уступала точности здорового человека.

¶Управление роботизированной рукой

В одном из экспериментов Нэгл смог управлять роботизированной рукой, чтобы поднимать и перемещать небольшие предметы, например, конфету. Это было первое в истории доказательство того, что человек с параличом может управлять протезом с помощью нейроинтерфейса.

¶Управление инвалидной коляской

Нэгл также участвовал в экспериментах по управлению инвалидной коляской с помощью мысленных команд, хотя эта задача оказалась более сложной и требовала длительного обучения.

¶Ограничения и проблемы

Несмотря на успехи, эксперимент выявил ряд серьёзных ограничений:

• Качество сигнала: Со временем качество регистрируемых нейронных сигналов ухудшалось. Это было связано с образованием рубцовой ткани вокруг имплантированных электродов (глиоз) и возможным смещением массива.
• Скорость и точность: Скорость и точность управления были значительно ниже, чем у здорового человека. Пациент мог совершать лишь несколько успешных действий в минуту.
• Утомляемость: Управление требовало высокой концентрации и вызывало значительное умственное утомление.
• Проводное соединение: Наличие провода, проходящего через кожу, создавало риск инфекции и ограничивало мобильность пациента.

¶Завершение эксперимента и смерть

В 2005 году, через 9 месяцев после имплантации, исследователи приняли решение удалить устройство из-за снижения качества сигнала и риска инфекции. После удаления имплантата Нэгл вернулся к исходному состоянию.

Мэтью Нэгл скончался 24 июля 2007 года в возрасте 28 лет. Причина смерти не была официально раскрыта, но, по некоторым данным, она была связана с осложнениями, вызванными его параличом (например, пневмонией или сепсисом). Его смерть не была напрямую связана с имплантацией BrainGate.

¶Научное и общественное значение

Случай Мэтью Нэгла имел огромное значение для развития нейротехнологий:

• Доказательство концепции: Он впервые продемонстрировал, что человек с полным параличом может использовать нейрокомпьютерный интерфейс для управления внешними устройствами.
• Стимулирование исследований: Результаты эксперимента стимулировали дальнейшие исследования в области НКИ, нейропротезирования и реабилитации. Они привели к разработке более совершенных, беспроводных и миниатюрных устройств.
• Этические дебаты: История Нэгла подняла важные этические вопросы, касающиеся безопасности, информированного согласия и качества жизни пациентов с тяжёлыми формами инвалидности, участвующих в экспериментальных исследованиях.
• Популяризация темы: Случай получил широкую огласку в СМИ и научно-популярной литературе, привлекая внимание общественности к перспективам и рискам нейроинтерфейсов.

¶Критика и последующие разработки

Эксперимент с Мэтью Нэглом подвергался критике со стороны некоторых учёных и этиков. Основные претензии касались:

• Недостаточной информированности пациента: Утверждалось, что Нэгл и его семья могли не до конца понимать все риски и ограничения эксперимента.
• Преувеличения результатов: Некоторые критики считали, что достижения Нэгла были преувеличены в СМИ, создавая нереалистичные ожидания от технологии.
• Коммерческой направленности: Компания Cyberkinetics, проводившая исследование, имела коммерческие интересы, что могло влиять на интерпретацию результатов.

Впоследствии исследования в области НКИ продолжились. Были разработаны более совершенные системы, такие как беспроводные имплантаты (например, система от компании Blackrock Neurotech) и устройства с более высокой плотностью электродов. В 2020-х годах компания Neuralink (Илон Маск) начала собственные клинические испытания, также направленные на восстановление функций у парализованных пациентов. Однако случай Мэтью Нэгла остаётся исторической вехой, с которой началась эра практического применения нейрокомпьютерных интерфейсов у человека.