研究人员设计了一个系统,它可以让晚期Lou Gehrig类型的患者利用脑信号进行打字。
荷兰内科医生Hanneke De Bruijne,在2008年被诊断为肌萎缩性侧索硬化,也称为A.L.S,或Lou Gehrig。她控制随意肌的神经元一步步死亡,最终发展成所谓的闭锁综合征,除了眼睛,几乎所有的随意肌都瘫痪,包括说话的能力。
2015年,一个研究团队为她提供了一个能帮助她交流的机会,即将计算机接口系统通过手术植入大脑 ,这个计算机在她的大脑里收集大脑电波,并将其传递给单词输出的软件系统。
荷兰乌得勒支大学医学中心认知神经科学教授Nick Ramsey说,“它就像一个大脑遥控器” 。研究小组在星期六 的“新英格兰医学杂志”中报道,De Bruijne女士手术后7个月,已经能够独立控制计算机打字程序,每分钟能拼写两三个字。
Albany的适应性神经技术国家中心主任Jonathan R. Wolpaw博士说,“这是世界上第一个完全植入大脑 的计算机接口系统,而且对她的日常生活起到了帮助。”
美敦力公司 Medtronic是一家国际医疗技术公司,该公司部分资助了该项研究,也为De Bruijne女士提供了植入组件。论文的作者之一是美敦力员工,但研究团队在其报告中指出“他没有参与对结果的解释。”
其实,大脑计算机接口并不是De Bruijne女士的唯一交流工具。几年来,她一直使用一个叫“眼动仪”的设备。该设备通过跟踪她的眼球运动来选择计算机屏幕上的字母,使用这个系统,她每分钟可以写五到十个字母。
然而,眼动仪有一个主要的缺点,那就是每当她周围的光线变化时,设备就必须重新校准。这使得仪器的户外使用十分困难。拉姆齐博士说,De Bruijne女士因为担心没有交流工具,一直避免去户外。
“这就是我们系统的好处,”他补充说。 “有了它,De Bruijne女士对即时拼写单词有信心,不用担心,像瘙痒,唾液,或更紧急的事情 - 如呼吸器出了问题,等得不到及时处理。”
De Bruijne女士移动的无能,来自于大脑和肌肉之间的交流中断。虽然她失去了移动的能力,但每当想移动时,她大脑里的电流会增加 – 大脑计算机接口正是利用了这一点。
当De Bruijne女士想移动她的右手时,她控制随意运动的大脑区域的皮层上的电极,能检测到小的峰电位。具体来说,当她考虑将她的右拇指和无名指放在一起时,线路会将信号发送给打字软件。
软件在平板电脑上显示四行字母,每次突显一行。当De Bruijne女士想要那行的突显时,她通过思考手势,做出“大脑点击”,程序沿着所选行,从左到右移动,当正确的字母突显时,她再次思考点击,就这样,她的想法一个字母,一个字母地被拼写出来了。
对于某些研究人员来说,他们所关注的是,系统带来的好处,是否值得手术的风险。
德国图宾根大学的医学心理学和神经生物学教授尼尔斯·比尔巴默Niels Birbaumer说,对De Bruijne女士而言:“她可以使用眼动仪,电脑接口对她来说不是必需的”。 Birbaumer博士补充说,别的无创伤大脑计算机接口,已被证实可以执行与Ramsey团队一样的功能。
布朗大学神经科学教授约翰·多诺霍(John Donoghue),和生物和神经工程中心(Wyss Center for Bio and Neuroengineering)的创始主任约翰·多诺霍(John Donoghue)认为手术永远存在风险。然而,他又补充说,他认为这种风险与那些,诸如,治疗帕金森的深层大脑刺激,及放置心脏起搏器,等常规程序的风险相比较,并“没有大很多”。
此外,Donoghue博士说,Ramsey博士的团队使用的是安全的商业设备,是已被“食品和药物管理局”批准的,用于治疗帕金森,及特发性震颤的神经系统的疾病。
Ramsey博士说,与非侵入性方法相比,侵入性装置具有两个优点。首先,植入物能获取更强,更可靠的信号。第二,非侵入式系统需要复杂的外部电极的安装,而植入物只需要一次手术就“一直工作”。
Ramsey博士希望看到在不久的将来,这个系统能够帮助完全闭锁的人,他们与De Bruijne女士不同,连眼睛移动的能力也失去了,因此,不能选择眼睛跟踪技术作替代。