В США испытали имплантаты мозга, меняющие настроение

Финансируемые американскими военными исследователи разрабатывают приборы для регистрации нейронной активности и автоматической стимуляции мозга для лечения психических заболеваний.

Имплантаты головного мозга, которые передают электрические импульсы, настроенные на чувства и поведение человека, впервые проходят испытания на людях.

Две группы, финансируемые исследовательским подразделением американских военных —  Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), начали предварительные испытания «закрытых» мозговых имплантатов, которые используют алгоритмы для выявления моделей, связанных с расстройствами настроения. Эти устройства могут стимулировать мозг до здорового состояния без вмешательства врача.

Следует отметить, что DARPA, ранее называвшееся ARPA, в 1960-х годах отвечало за финансирование разработки военной сети ARPANET,  из которой впоследствии появился Интернет, а также версии BSD операционной системы UNIX и стека протоколов TCP/IP.

Работа исследователей, представленная в середине ноября на собрании Общества нейронауки (SfN) в Вашингтоне, может в конечном итоге обеспечить способ лечения тяжелых психических заболеваний, которые не поддаются современным методам лечения. Это также вызывает острые этические опасения, не в последнюю очередь потому, что метод может дать исследователям степень доступа к внутренним чувствам человека в режиме реального времени.

Общий подход, который использовался ранее, — это использование мозгового имплантата для подачи электрических импульсов, которые изменяют нервную активность, — как стимуляция глубокого мозга. Он используется для лечения расстройств движения, таких как болезнь Паркинсона, но был менее успешным при тестировании нарушений настроения. Ранние данные свидетельствовали о том, что постоянное стимулирование некоторых областей мозга может облегчить хроническую депрессию, но в результате крупного исследования, в котором участвовали 90 человек с депрессией, после года лечения никаких улучшений замечено не было.

Ученые, стоящие за проектами, финансируемыми DARPA, говорят, что их работа может быть успешной, поскольку они разработали свои имплантаты мозга специально для лечения психических заболеваний которые включаются только тогда, когда это необходимо. 

DARPA поддерживает две команды исследователей: группу Эварда Чанга (Edward Chang), невролога из Калифорнийского университета из Сан-Франциско (UCSF) и группу из Массачусетской больницы (MGH) в Бостоне. Цель исследований — лечение солдат и ветеранов, страдающих депрессией и посттравматическим стрессовым расстройством. Каждая команда надеется создать систему имплантированных электродов для отслеживания мозговой активности путем стимулирования этого органа.

Группы развивают свои технологии в экспериментах с людьми с эпилепсией, у которых уже есть электроды, имплантированные в мозг, чтобы отслеживать их приступы. Исследователи используют эти электроды для записи того, что происходит, когда они периодически стимулируют мозг, а не постоянно, как со старыми имплантатами.

 Мозговые имплантаты используются для лечения эпилепсии и двигательных расстройств.

Карта настроения

На собрании SfN инженер-электрик Омид Сани (Omid Sani) из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, который работает с командой Чанга, показал первую карту того, как настроение человека кодируется в мозге с течением времени. Он и его коллеги работали с шестью пациентами с эпилепсией, которым были имплантировали электроды, подробно отслеживая активность мозга и настроения в течение одной-трех недель. Анализируя полученную информацию, исследователи могли создать алгоритм для «декодирования» изменяющихся настроений человека из его мозговой активности. Были замечены некоторые общие закономерности, особенно в областях мозга, которые ранее были связаны с настроением.

Как сообщил Сани, Чанг и его команда готовы проверить свою новую систему с замкнутым циклом на человеке, как только найдут подходящего добровольца. Чанг добавил, что группа уже провела какое-то замкнутое стимулирование у людей, но он отказался предоставить детали, потому что эта работа является предварительной.

Команда Массачусетской больницы (MGH) использует другой подход. Вместо того, чтобы обнаруживать определенное настроение или психическое заболевание, они хотят отображать деятельность мозга, связанную с поведением, которое присутствует во множестве расстройств, таких как трудности с концентрацией и эмпатией. На собрании SfN они сообщили об испытаниях разработанных ими алгоритмов, чтобы стимулировать мозг, когда человек отвлекается от заданной задачи, такой как сопоставление изображений чисел или идентификация эмоций на лицах.

Исследователи обнаружили, что передача электрических импульсов в области мозга, участвующих в принятии решений и эмоциях, значительно улучшила работу участников теста. Команда также зафиксировала активность мозга, которая происходила, когда испытываемый терпел неудачу или замедлялся в заданной задаче из-за того, что забывал или отвлекался. Ученые обнаружили, что они могут исправить это с помощью стимуляции мозга. В настоящее время исследователи начинают тестировать алгоритмы, которые используют определенные шаблоны деятельности мозга как триггер, чтобы автоматически стимулировать мозг.

Индивидуальное лечение

Уэйн Гудман (Wayne Goodman), психиатр из Медицинского колледжа Бейлор в Хьюстоне, штат Техас, надеется, что стимуляция с закрытым контуром окажется лучшим долгосрочным лечением расстройств настроения, чем предыдущие попытки стимуляции глубокого мозга — отчасти потому, что алгоритмы последнего поколения больше персонализированные и основанные на физиологических сигналах, а не на суждении врача. 

«Вы должны сделать много настроек, чтобы понять это правильно», — говорит Гудман, который собирается запустить небольшое исследование стимуляции с замкнутым циклом для лечения обсессивно-компульсивного расстройства.

По его словам, одной из проблем со стимуляцией области мозга, связанной с настроением, является возможность перенапряжения эмоций, создающих крайнее счастье, которое переполняет все другие чувства. Другие этические проблемы возникают из-за того, что алгоритмы, используемые при стимуляции в замкнутом контуре, могут рассказать исследователям о настроении человека, кроме того, что может быть видно из его поведения или выражения лица. 

В то время как исследователи не смогут читать мысли людей, «у нас будет доступ к активности, которая кодирует их чувства», — говорит Алик Видж (Alik Widge), нейроинженер и психиатр из Гарвардского университета в Кембридже и инженер-директор команды MGH. Как и команды Чанга и Гудмена, группа Виджа работает с нейроэтиками для решения сложных этических проблем, связанных с его работой.

Тем не менее, говорит Чанг, технологии стимуляции, которые разрабатывают его команда и другие, являются лишь первым шагом на пути к улучшению лечения расстройств настроения. Он прогнозирует, что данные испытаний имплантатов мозга могут помочь исследователям разработать неинвазивные методы лечения психических заболеваний, которые стимулируют мозг через череп. «Увлекательная вещь в этих технологиях, — говорит он, — заключается в том, что впервые у нас будет своеобразное окно в мозг и мы узнаем, что в нем происходит, кто болезнь рецидивирует».

По материалам AI-controlled brain implants for mood disorders tested in people (Nature, 551, 549–550, 30 ноября 2017).