与世界“重连”！新型脑机接口让瘫痪患者也能用平板上网冲浪

平板电脑和其他移动计算设备是日常生活的一部分，但对瘫痪的人来说，使用它们可能很困难。

BrainGate*联盟的一项新研究表明，脑机接口(BCI)可以让瘫痪的人仅仅通过思考光标移动和点击就能直接操作现成的平板设备。

在11月21日发表在《PLOS ONE》杂志上的一项研究中,三个患有四肢麻痹的临床试验参与者每个人都使用了试验性的BrainGate BCI，这种仪器直接从放置在运动皮层的一个小传感器记录神经活动，他们能够浏览常用的平板电脑程序，包括电子邮件、聊天、音乐流媒体和视频共享应用程序。

参与者能与家人、朋友、研究小组的成员和他们的同伴发信息。他们上网冲浪，看天气，在网上购物。

其中一位参与者，一位音乐家，在数字钢琴界面上演奏了贝多芬的“欢乐颂”片段。

“多年来，BrainGate一直致力于开发神经科学和神经工程学知识，让那些失去了运动能力的人能通过思考自己的胳膊或手的运动来控制外部设备。”杰米·亨德森(Jaimie Henderson)博士说，他是论文的资深作者和斯坦福大学神经外科医生。

“在这项研究中，我们利用这些技术来恢复人们的能力，使他们能够做到在患病前的日常生活里就能做到的一切。”

“看到参与者表达自己，或者只是找到一首他们想听的歌，真是太棒了。”

正在研究的BrainGate BCI包括一个婴儿阿斯匹林大小的植入物，它可以检测到大脑运动皮层产生的与预期运动相关的信号。

然后这些信号被解码并按路径发送到外部设备。

BrainGate的研究人员和其他使用类似技术的研究小组已经证明，这种装置可以让人们移动机械手臂或重新控制自己的肢体，尽管他们因为疾病或受伤而失去了运动能力。

这项研究由布朗大学卡尼脑科学研究所、普罗维登斯退伍军人医疗中心(PVAMC)、麻省总医院(MGH)和斯坦福大学的科学家、工程师和医生参与。

这项最新研究的两名参与者由于肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)而四肢无力或失去运动能力。肌萎缩性脊髓侧索硬化症是一种进行性的疾病，影响大脑和脊椎中控制运动的神经。

第三名参与者因脊髓损伤而瘫痪。

所有人都参加了一项临床试验，旨在评估研究用BrainGate系统的安全性和可行性。

在这项研究中，来自BrainGate BCI的神经信号被按路径发送到一个蓝牙接口，该接口配置为像无线鼠标一样工作。

然后将虚拟鼠标与一台未经修改的谷歌Nexus 9平板电脑配对。

参与者被要求执行一组设计好的任务来看看他们是否能够导航到各种常用的应用程序,并从一个应用程序切换到另一个应用程序。参与者浏览音乐流媒体服务，寻找YouTube上的视频，浏览滚动新闻，创作电子邮件和聊天记录。

研究表明，在使用各种各样的应用程序时，参与者每分钟可以做出多达22个点击选择。

在文本应用程序中，参与者可以使用标准的电子邮件和文本界面，每分钟输入30个有效字符。

研究指出，研究对象报告说，他们发现界面直观，使用起来很有趣。

其中一人说:“这感觉比我记忆中使用鼠标的时候更自然。”

另一人报告称，“这方面的控制比我通常使用的更多。”

研究人员很高兴地看到参与者使用平板电脑界面来探索自己的兴趣爱好的速度有多快。

“很高兴看到我们的参与者完成了我们要求他们执行的任务,但最令人满意的和有趣的一部分研究是，他们只是做了他们想做的事——用他们喜欢的应用购物、观看视频或者与朋友聊天。”主要作者、斯坦福大学生物工程的Paul Nuyujukian博士说。

“一名参与者在试验开始时告诉我们，她真正想做的事情之一是再次演奏音乐。所以看到她在数字键盘上演奏真是太棒了。”

研究人员说，平板设备完全没有改变，所有预装的可访问性软件都被关闭，这是研究的一个重要部分。

“今天可用的辅助技术，是十分重要的和有用的，但同时本质上也都是有限的，要么它们支持的使用速度太慢，要么是接口的灵活性不够。” 论文的资深作者克里希纳·谢诺伊(Krishna Shenoy)说，他是斯坦福大学和霍华德休斯医学研究所的神经科学家和电气工程师。

“这主要是因为可用的输入信号有限。有了BCI丰富的输入，我们只需要在亚马逊上购买两台平板电脑，打开蓝牙，参与者就可以在我们的实验性BrainGate系统中使用它们。”

研究人员说，这项研究也有可能在严重神经缺陷的患者和他们的医疗服务提供者之间开辟新的重要沟通渠道。

“对于无法说话的闭锁综合征患者来说，这对于恢复可靠、快速和丰富的交流有很大的潜力。”Jose Albites Sanabria说。

“这不仅可以增加他们与家人和朋友的互动，还可以为更全面地描述护理人员的健康问题提供渠道。”

作为一名神经系统科学家和重症护理神经学家，布朗大学、麻省总医院和普罗维登斯退伍军人医疗中心的资深作者Leigh Hochberg博士在这项研究中发现了BCIs恢复功能的巨大潜力。

“当我看到神经重症监护病房中有人急性中风，或失去了移动或沟通的能力,我希望我们能够说,‘我很抱歉这发生了,但我们可以让你继续拥有你之前就拥有的能力，而且明天你还可以继续使用。’”Hochberg表示。

“我们正在接近能够告诉那些被诊断患有ALS的人‘即使我们还在继续寻找治疗方法，你也永远不会失去交流的能力’的那一步。”

“这项工作是朝着这些目标迈出的一步。”

来源 前瞻网