一项新记录:瘫痪者通过植入大脑每分钟获得8个单词


资料来源:斯坦福大学

世界上有很多瘫痪的人。 仅在美国,就有 510万人因某种程度的瘫痪。 在某些情况下,麻痹是进行性的。 肌萎缩性侧索硬化症是导致完全瘫痪的疾病之一。 随着时间的流逝,患有这种疾病的人甚至在整个疾病的最后阶段都失去了控制面部神经的能力,甚至无法控制眼球的肌肉。

这类患者无法与他人沟通或对外部因素做出反应。 它们是自封闭的,尽管精神活动通常不受影响。 以前,没有机会与这些人进行交流;他们只能留在自己的设备上。 但是随着技术的发展,医学中出现了新的机会。 例如,威斯生物与神经工程中心的员工Niels Birbaumer的发展有助于了解缺乏运动能力的人们的想法

在Birbaummer的指导下,医生创建了一个神经接口,可实时测量血液中的氧气水平和大脑的电活动。 在创建他们的系统时,科学家设定了一个目标,以学习了解瘫痪者何时(在心理上)说“是”,以及何时-“否”。 不幸的是,这样的系统仅适用于“问题-答案”模式下的对话,而我们看到的答案是单音节的。

斯坦福大学的Birmbauer同事开发了一种技术,使这些患者可以使用打印的文本进行交流。 键入麻痹字母的人在虚拟键盘上键入,该键盘位于他们前面的屏幕上。 的确,这项技术需要侵入性干预-将最小的电极植入人脑。 系统中大约有一百个这样的电极,它们是如此之薄,以至于医生可以将它们植入负责控制手部运动的大脑部分神经元附近。

一个特殊的系统感知来自这些神经元的信号,使用算法对其进行处理,然后通过电缆将其传输到带有输入设备的计算机。 要输入文字,一个有电极的人需要想象他如何通过按下虚拟按钮并在屏幕上显示给他的字母来移动他的手。

在使用该系统之前,患者需要培训,但是大多数志愿者几乎立即管理虚拟键盘。 培训后,要求项目参与者打印短语“快速的棕色狐狸跳过懒狗”,其中包含英语字母和空格的所有字母。 由克里希纳·谢娜(Krishna Shena)和杰米·赫尼德森(Jamie Hnedreson)领导的斯坦福大学科学家目前正在与三名志愿者合作。 尽管它们具有控制眼睛的肌肉,面部肌肉的能力,甚至完全保留了控制面部表情甚至说话的能力,但它们都瘫痪了。

一名名叫丹尼斯·德格雷(Dennis Degrey)的患者在2007年失去了移动的能力。 尽管外面正在下雨,他还是去扔了垃圾。 在到达几米外的垃圾箱之前,他在草地上滑倒了。 在秋天,Degray严重下巴,造成脊髓损伤。 在头骨连接到脊椎的点以下,Degrey无法控制单个肌肉。 他会说,但不能键入文本或控制计算机。


新技术帮助丹尼斯和其他两名志愿者再次使用计算机进行交流。 在这种情况下,每个患者的打字速度分别为每分钟7.8、6.3和2.7个单词。 丹尼斯是三驾马车的负责人,他的速度几乎是每分钟8个字。

为了进行比较,熟悉现代技术的普通人在智能手机屏幕上的打字速度为每分钟12到30个单词。 丹尼斯的滞后并不算大。 他本人将新系统视为视频游戏,它带来了极大的乐趣,您无需为此付费。

一位也参与实验的女性曾经帮助开发人员发现系统中的错误。 那天,她试图像往常一样进行交流,但没有成功-光标没有移到右边。 她还保留了说话的能力,因此可以向开发人员报告问题。 在寻找错误的三天后,他们仍然找到了错误,并意识到患者是正确的。

到目前为止,斯坦福大学科学家创建的系统只是一个试验。 它基于同一团队在2015年进行的一项研究结果。 然后,专家们设法创建了一种算法,该算法可以处理猴子的大脑(后代为人)的信号,并将光标指向屏幕上的方向,即植入电极的所有者想要移动它的方向。

这只是开发人员将改进的原型。 据项目参与者称,十年后,该系统将变得更加完美:具有自动校准,无线和微型功能。 不会有任何腺体伸出头部。 患有部分瘫痪的人以及完全无法移动的患者将能够使用这种系统。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN401803/


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