06.08.2013

Математика поможет общению с паралитиками

Существуют разные виды паралича, вызванные различными заболеваниями. Когда не двигаются конечности, человек не может ходить, но общаться с окружающими для него не проблема. Однако так бывает далеко не всегда.

У знаменитого британского физика, космолога и популяризатора науки Стивена Хокинга (Stephen Hawking), к примеру, более сложная ситуация — его паралич вызван боковым амиотрофическим склерозом, из-за которого почти всё его тело, кроме мимической мышцы щеки, оказалось парализовано. Жить почти полноценной жизнью ему помогает синтезатор речи, который, впрочем, не каждый может себе позволить.

У Хокинга движется щека, но бывают и совсем тяжёлые случаи, когда человек оказывается фактически запертым в собственном теле. Он не в состоянии даже моргнуть, хотя тело продолжает функционировать, а человек жить. В англоязычной литературе для этого состояния есть отдельный термин — синдром запертого человека. Но и для такого тяжёлого случая придумана методика, позволяющая паралитику не терять связь с окружающим миром.

"Врачи светят небольшим фонариком в глаза пациенту, чтобы проверить, реагирует ли на раздражитель стволовая часть мозга. Индикатором служит сужение зрачков. Но иногда можно наблюдать и расширение зрачков — в том случае, если мы испытываем определённые эмоции или напряжённо думаем о чём-то", — поясняет нейрофизик Вольфганг Айнхойзер (Wolfgang Einhauser) из Марбургского университета в Германии. Он долгое время занимался интерпретацией постепенного расширения и сужения зрачков парализованных пациентов, чтобы найти способ общаться с ними.

Совместно со Стивеном Лорейсом (Steven Laureys) из Университетского госпиталя Льежа, Айнхойзер работал с больными, "запертыми" в собственном теле, но способными полноценно мыслить, как любой здоровый человек. Наиболее универсальным способом общения оказалась технология ЭЭГ: электроды прикрепляются к голове больного и считывают мозговые сигналы.

"Это проверенный метод, но постоянно держать человека под электродами никто не будет. К ЭЭГ следует прибегать только в крайних случаях. Мы задумались, как пациенты могут общаться с родными у себя дома?" — рассказывает Айнхойзер.

Ответ оказался очень простым. Учёные вспомнили, что ещё в 1964 году проводилось исследование, в ходе которого выяснилось, что наши зрачки значительно расширяются, когда мы производим в уме математические вычисления. Притом, чем труднее задача, тем шире будут зрачки.

Эксперимент решили провести для начала со здоровыми людьми, добровольно решившими помочь учёным. Испытуемые садились перед камерой, подключённой к ноутбуку, и должны были общаться с исследователями без слов или жестов — только посредством расширения и сужения зрачков.

Добровольцам задавали простые вопросы, на которые можно получить отрицательный или положительный ответ. Например, их спрашивали: "Вашего брата зовут Адам?" Параллельно на экране ноутбука появлялась математическая задача, которую испытуемые должны были решить в уме, если ответ на вопрос был положительным.

"Для верной интерпретации ответа было совершенно неважно, получит ли пациент верный ответ и решит ли вообще эту задачу. Самое главное, чтобы он попытался это сделать. Тогда задействуются умственные способности и расширятся зрачки, что окружающие смогут принять за положительный ответ на изначальный вопрос", — говорит Айнхойзер.

Эффективность методики оказалась довольно высокой: у шести здоровых добровольцев, принявших участие в эксперименте, от 84% до 99% ответов оказались интерпретированы верно. С парализованными испытуемыми дело обстоит не намного хуже — от 67% до 84% их ответов были верно расшифрованы. Айнхойзер считает, что результат — дело практики. Когда пациенты привыкнут к такому способу общения, то количество верно интерпретированных ответов резко возрастёт.

В ходе эксперимента также выяснилось, что данную методику можно применять и для диагностирования нарушений работы мозга у парализованных пациентов. Айнхойзер предложил "пообщаться" с помощью зрачков с паралитиками, у которых наблюдаются серьёзные нарушения функционирования головного мозга. Один из четырёх испытуемых показал хорошие результаты: то, что его зрачки расширялись при вычислении в уме, значит, что его мозг ещё способен реагировать правильно.

Таким образом, Айнхойзер и его коллеги придумали очень простой, не требующий никакого хирургического вмешательства или дополнительного оборудования способ общения с теми, кто не может ни говорить, ни жестикулировать, ни даже моргать.

О своём незамысловатом, но очень удобном методе Айнхойзер, Лорейс и их коллеги рассказали в статье, которая вышла в журнале Current Biology.

Ася Горина

Источники:

1. Вести.Ru