世界首例人類腦機介面讓全身癱瘓病人通過思想來交流

荷蘭一名漸凍症女病人成為了第一個裝配新型大腦植入體的人，這種植入感測器能讓不能說話也不能移動的病人完全使用自己的思想與外界交流！點擊閱讀原文查看論文鏈接。

這種新型植入物是一套腦機介面的一部分，這套介面能夠幫助這位病人拼寫詞語和句子。而且更重要的是，這套介面幾乎可以隨時隨地使用，讓她即使在戶外也能夠與朋友進行交談，而不需要醫療專家在一旁隨時提供幫助。

Hanneke de Bruijne 演示該系統

「這是有史以來的第一例，」荷蘭烏特勒支大學醫學院神經科學家和首席研究員 Nick Ramsay 告訴 CNN，「這是一種可以完全植入的系統，可以在家裡工作，不需要任何專家的協助。」

這位女病人名叫 Hanneke de Bruijne，她在 2008 年被確診患有肌萎縮側索硬化（ALS），不久之後，她的神經細胞就完全萎縮了。

在僅僅不到兩年的時間之內，她就從一個健康人變成了一個沒有呼吸機就不能呼吸的病人，她再也不能移動或說話了。

在 Ramsey 遇到 de Bruijne 之前，她通過一個可以追蹤她眼部移動的系統與外界交流，該系統讓她可以選擇出現在計算機屏幕上的特定詞和字母來組成句子。

但即使這種方法也可能無法長時間使用。正如 New Scientist 曾經報道過的 Jessica Hamzelou 一樣，她是三位因患有 ALS 而失去了運動能力乃至眼動能力的病人中的一個。

Ramsey 想搞清楚如何設計一個完全不用依賴任何形式的物理運動的系統（斯蒂芬·霍金所使用的那個有名的系統依賴於病人對他們的面部肌肉的控制）。

這意味需要打造一種新東西——思想讀取設備。

過去一二十年來，我們已經見過了很多為癱瘓病人或失去肢體的病人裝備的不同類型的大腦植入設備，但這項技術仍然還是一項很新的技術，大部分的研究都是在實驗裡面進展緩慢，很少有能走出實驗室並進入人們的家庭的成果。Ramsey 及其團隊想要打造一款能夠讓用戶在家裡面使用的設備，而不需要醫療專家的持續監管。

「不知怎的，它們從來沒有實現突破而成為臨床應用，」他告訴 CNN，「還沒有人能讓它在家裡面工作。」

該設備是通過外科手術植入大腦之中的，其帶有兩個安裝在大腦皮層運動區的電極，用戶可以通過它們控制運動。

這些電極的確切位置是非常關鍵的——一個必須安裝在大腦中負責右手運動的位置，另一個則會在你想要倒計數時開始工作。

這些電極連接著安裝在 de Bruijne 胸部的起搏器大小的發射器，發射器可以與她面前的計算機屏幕進行無線通信。

當 de Bruijne 注視屏幕時，她會看到虛擬鍵盤上有一個可移動的游標，當游標移動到她想選擇的字母上時，她必須想像右手點擊了那個字母。

腦機介面工作原理示意圖

當然，de Bruijne 無法使用她的右手，但她的大腦仍然可以發出運動的指令，而電極會收集這些信號，傳遞到發射器，然後傳遞到計算機和屏幕上。

僅僅六個月的訓練之後，de Bruijne 已經可以正常使用這套系統了，打字正確率已到 95%。

系統設備示意圖

「使用該設備進行交流是一個緩慢的過程——即使拼出一個單詞也要花上幾分鐘——但隨著訓練的進行，de Bruijne 拼寫的速度越來越快。」Hamzelou 在報告中說道。

「一開始，她需要花上五十多秒才能選中一個字母——現在她只需要花二十多秒時間了。」

雖然有一些對於在病人體內植入機械的質疑聲，但 de Bruijne 認為新系統正讓她變得更加自信，更加樂於與人交流，特別是在自然光照強烈使眼部追蹤設備失靈的情形下。

「現在我已經可以在眼部追蹤計算機不工作的時候出門與人交流了，」她告訴 Hamzelou，「我變得更加自信和獨立。」

當然，迄今為止，這個系統只在一名患者身上得到過測試，儘管這是一項巨大的突破，科研團隊也正在將設備轉移至 Bruijne 的家中，但它在下一個受邀患者身上可能就沒那麼成功了，我們對此只能保持謹慎的樂觀。

Ramsey 的下一個目標是通過增加電極來加快 de Bruijne 的交流速度。他希望在未來能夠將這一系統發展成具有 30 到 60 個電極，可以更快地解碼手語和內部語音。

「那時你就可以拼寫聾啞人的手語了。」他告訴 CNN，「這是我們的目標」。

這項研究已在《New England Journal of Medicine》中發表。

論文：在一個患有肌萎縮側索硬化（ALS）的閉鎖綜合征患者中的完全植入式腦機介面（Fully Implanted Brain–Computer Interface in a Locked-In Patient with ALS）

對於患有嚴重癱瘓而失去了說話能力的病人而言，沒有多少可以與外界進行交流的選擇。我們描述了一種可被患有晚期肌萎縮側索硬化（ALS）的病人用於交流的方法，該方法涉及到一種完全植入式的腦機介面（brain–computer interface），其包含了安裝在大腦皮層運動區的膜下電極（subdural electrodes）和一個安裝在胸部左側皮下的發射器（transmitter）。通過嘗試移動在植入的電極另一側的手，該病人在被植入了電極 28 周之後，已經能夠準確和獨立地控制一個計算機打字程序了，差不多一分鐘可以打出 2 個字母。這個腦機介面提供了一種自動化的通信方法，可以補充甚至有時候可以取代該病人的眼部追蹤設備。

參考文章：

http://www.sciencealert.com/this-world-first-brain-implant-is-letting-a-locked-in-woman-communicatehttp://edition.cnn.com/2016/11/12/health/als-brain-implant-communication/https://www.newscientist.com/article/2112562-first-home-brain-implant-lets-locked-in-woman-communicate/

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