全球首例脑机连接实验成功:让瘫痪病人通过脑电波交流

  

2016年11月15日 16:48  

对于全球最知名的渐冻症患者霍金来说,荷兰乌特勒支大学医学院神经科学家的最新实验,可能是他最愿意听到的福音。

当地时间11月12日,荷兰乌特勒支大学医学院神经科学家和首席研究员Nick Ramsay在《New England Journal of Medicine》发表了自己的实验论文。他将两个电极安装在患有肌萎缩侧索硬化(ALS)症病人的大脑皮层运动区,从而让患者能在完全不依赖任何形式的物理运动下,与外界交流。简单来说,Ramsay实验了一套思想读取设备。

“能成为第一个,我感觉很特别。”今年58岁的Hanneke de Bruijne在接受媒体采访时说。

论文发表封面,图片来自机器之心。

2008年,Bruijne被检查出患有肌萎缩侧索硬化(ALS)。不久之后,她的神经细胞就完全萎缩了。在仅仅不到两年的时间之内,她就从一个健康人变成了一个没有呼吸机就不能呼吸的病人,她再也不能移动或说话了。在此之前,Bruijne借助的了一套眼球追踪系统来与外界交流,该系统让她可以选择出现在计算机屏幕上的特定词和字母来组成句子。但即使这种方法也可能无法长时间使用。因为ALS会让患者逐渐失去运动能力乃至眼动能力。

值得一提的是,英国著名物理学家霍金也是ALS患者之一,他对外交流的系统是通过面部肌肉控制的,他的研究生助理当时设计了一个称之为“面部开关”的设备,安装在眼镜上,通过红外光束对霍金面部表情进行识别。

这样一来,让ALS患者在不依靠物理运动的情况下就能与外界交流,成为许多科学家的努力目标。

思想读取器

“不知怎的,它们从来没有实现突破而成为临床应用。”Ramsay说,“还没有人能让它在家里面工作。”

尽管在过去一二十年,有许多科学家为瘫痪病人或失去肢体的病人,植入了不同类型的大脑植入设备,但这项技术仍然还是一项很新的技术,大部分的研究都是在实验里面进展缓慢,很少有能走出实验室并进入人们的家庭的成果。

Ramsay发表的论文称,两个带有电极的设备是通过外科手术植入患者大脑之中的,安装在大脑皮层运动区,患者可以通过它们控制运动。

非常关键的一点是,两个电极一个必须安装在大脑中负责右手运动的位置。然后电极连接着安装在Bruijne胸部的发射器,发射器可以与她面前的计算机屏幕进行无线通信。

Ramsay系统示意图。图片来自机器之心

当Bruijne注视屏幕时,她会看到虚拟键盘上有一个可移动的光标,当光标移动到她想选择的字母上时,她必须想象右手点击了那个字母。当然,Bruijne无法使用她的右手,但她的大脑仍然可以发出运动的指令,而电极会收集这些信号,传递到发射器,然后传递到计算机和屏幕上。

Ramsay系统的演示图。图片来自机器之心

经过六个月的训练之后,Bruijne已经可以正常使用这套系统了,打字正确率达到95%。打字速度也有所提高,从原先的50多秒才能选中一个字母,改进到现在只需要花20多秒时间了。

硬币的两面性

相对于直接在患者头上带脑电图帽,Ramsay团队的设备使用的电极放在大脑表面,头骨之下,更不易被外人察觉。同时,相比于传统用于治疗帕金森病的大脑深度电击,这套系统给病人带来的刺激更少。

最重要的是,系统更加简单,适合患者在家庭使用。“这是一个非常简单的系统,不需要任何花哨的电脑。”Ramsey说。

“现在,即使我的眼球追踪系统不能使用了,我还能与外界交流。这让我感觉更自信,也变得更加独立。”Bruijne说。

但这个系统还没有到完美的地步。首先,到目前为止,这个系统只在一名患者身上得到过测试。可能它在下一个受邀患者身上就没那么成功了,对于系统的效果只能保持谨慎和乐观。其次,该装置的缺点是不太可能用于更复杂的任务,例如控制机器人肢体。“你能得到的信息量有限。”英国纽卡斯尔大学的安德鲁·杰克逊说。

Ramsey的下一个目标是通过增加电极来加快Bruijne的交流速度。他希望在未来能够将这一系统发展成具有30到60个电极,可以更快地解码手语和内部语音。

“通过合适的软件,我们可以使用它来关闭电视,可以使用图标来控制家里的电器。你可以想象通过一个点击做很多事情。”Ramsey说。(澎湃新闻网)

相关新闻
最新评论
  • 财经网友
    8个月前
    好像有一个血管内电极技术,可以和这种技术联合运用。
更多相关评论