来源：布朗大学
恢复沟通能力。在BrainGate临床试验的两名参与者通过脑机接口直接控制平板电脑，互相在网上聊天。这项研究发表在PLOS ONE杂志上，进一步恢复了瘫痪患者使用日常技术的能力。
图片来源：BrainGate研究机构
平板电脑和其他移动计算设备是我们日常生活的一部分，但对瘫痪的人来说很难使用它们。BrainGate*联盟的一项新研究表明脑机接口(BCI)能使瘫痪的人仅仅通过移动光标和点击鼠标的意念就可以直接操控现成的平板设备。
在11月21日发表在PLOS ONE杂志上的一项研究中，三位四肢瘫痪的临床试验参与者使用了BrainGate的研究型BCI，其通过在他们的运动皮层放置一个小型传感器直接记录他们的神经活动信号。他们能够操作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。参与者与家人、朋友、研究团队的成员和其他参与者实现短信交流。他们还可浏览网页、查看天气和网上购物。其中一位参与者是音乐家，在数字钢琴界面上演奏了贝多芬(Beethoven)的《欢乐颂》片段。
斯坦福大学的神经外科医生，兼该论文的资深作者Jaimie Henderson博士表示：“多年来，BrainGate研究机构一直致力于开发神经科学和神经工程的技术，使那些失去运动能力的人仅仅通过意想手臂和手的运动就能控制外部设备。在这项研究中，我们已经掌握了相关技术，能够恢复患者瘫痪前使用完全相同日常技术的能力。看到参与者能够表达自己或只是找到一首他们想听的歌曲，真是太棒了。”
研究型BrainGate BCI包括婴儿用阿司匹林大小的植入物，可检测与大脑运动皮层中产生的预期运动相关的信号，然后将这些信号解码并发送到外部设备。BrainGate研究人员和使用类似技术的其他团队表明，即使人们因为疾病或受伤已经失去了运动能力，该设备也能使他们移动机器手臂或重新控制他们自己的肢体。这项研究合作团队包括布朗大学卡尼脑科学研究所（Carney Institute for Brain Science）、普罗维登斯退伍军人事务医疗中心（Providence Veterans Affairs Medical Center，PVAWC)、马萨诸塞州总医院（Massachusetts General Hospital，MGH）和斯坦福大学的科学家、工程师和医生。
在这项最新的研究中，有两位参与者由于肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)导致手臂和腿无力或丧失运动能力。这是一种影响大脑和脊柱中控制运动的神经的进行性疾病。第三位参与者因为脊髓损伤而瘫痪。所有参与者都参加了一项旨在评估研究型BrainGate系统的安全性和可行性的临床试验。
在这项研究中，来自BrainGate BCI的神经信号被发送到配置了像无线鼠标一样工作的蓝牙接口，然后将虚拟鼠标与未经修改的Google Nexus 9平板电脑配对。然后参与者需要执行一组任务，旨在观察他们在操作各种日常应用程序的能力，以及从一个应用程序转移到另一个应用程序的能力。参与者浏览流媒体服务上的音乐选项，在YouTube上搜索视频，滚动新闻聚合器，撰写电子邮件和聊天。
该研究表明，参与者在使用各种应用程序时，每分钟可以进行多达22次点击选择。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多达30个有效字符。
该研究指出，参与者表示，他们发现这个界面很直观，用起来很有趣。其中一位说：“感觉这比我记忆中用鼠标时更自然。”另一位说：“这比我平时使用的更好控制。”
研究人员很高兴看到参与者很快就能使用平板电脑界面探索他们的爱好和兴趣。
斯坦福大学的生物工程师兼本研究的主要作者Paul Nuyujukian博士说：“很高兴看到我们的参与者成功地完成我们要求他们执行的任务，但该研究中最令人满意和有趣的部分就是他们恰恰做了他们想做的事——使用他们喜欢的应用软件购物、看视频或只是和朋友聊天。其中一位参与者在实验开始的时候告诉我们，她真正想做的一件事就是再弹奏一次音乐。所以看到她在数码键盘上弹奏时，真是太棒了。”
研究人员表示，平板设备完全没有改动，而且所有预装的可访问性软件都关闭了，这是该研究中的一个重要部分。
斯坦福大学和霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的电气工程师和神经科学家兼该论文的资深作者Krishna Shenoy说：“尽管现在可用的辅助技术重要且有用，但从本质上说，他们无论是在使用的速度性还是界面的灵活性上都很有局限性，这很大程度上是因为可用的输入信号有限。随着BCI输入的丰富，我们只需在亚马逊上购买两个平板电脑，打开蓝牙，参与者随即可以结合我们的研究型BrainGate系统使用它们了。”
研究人员表示，这项研究也有可能在患有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。
参与这项研究的布朗大学生物医学工程专业的研究生Jose Albites Sanabria表示：“这极有可能使那些患有闭锁综合征不能说话的人恢复可靠的、迅速的和丰富的沟通能力，不仅可以增加他们与家人和朋友之间的互动，而且可以提供一个渠道，以便更全面地向护理人员描述存在的健康问题。”
作为布朗大学、马萨诸塞州总医院和普罗维登斯VA医学中心的一名神经科学家和执业重症护理神经学家兼资深作者的Leigh Hochberg博士认为，本研究中所列证的BCI的恢复能力具有巨大的潜力。
Hochberg博士说：“当我在神经重症监护室看到有人患有急性中风并且失去了移动或沟通能力时，我想说，‘我很抱歉这些不幸发生在你身上，但我们可以恢复你们患病前使用技术的能力，明天你可以再次使用它们，’而且我们渐渐地能够告诉被诊断为ALS的人，‘虽然我们仍在寻找治疗方法，但你永远不会失去沟通能力。’这项工作朝着这些目标迈出了一步。”
参考文献：
Paul Nuyujukian, Jose Albites Sanabria, Jad Saab, Chethan Pandarinath, Beata Jarosiewicz, Christine H. Blabe, Brian Franco, Stephen T. Mernoff, Emad N. Eskandar, John D. Simeral, Leigh R. Hochberg, Krishna V. Shenoy, Jaimie M. Henderson. Cortical control of a tablet computer by people with paralysis. PLOS ONE, 2018; 13 (11): e0204566 DOI: 10.1371/journal.pone.0204566
翻译：胡振红
审校：胡佳仪
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