大脑植入物,
助瘫痪者与外界交流


文/钟晓平

 

大脑植入物,使一个瘫痪的女人可以凭思维与人交流。
2008年,荷兰的汉妮可·德布鲁恩被确诊患有肌萎缩性侧索硬化(ALS),这是一种破坏神经细胞的疾病。之后的几年,她无法自主呼吸,必须依赖呼吸机;她无法控制自己的身体,只能移动眼睛,她几乎完全被“锁定”。瘫痪的德布鲁恩通过“眼动跟踪器”这个装置,用眼睛在屏幕上选择字母和拼写单词,如此与人沟通。
但是,大概三分之一的ALS患者失去了移动眼睛的能力。因此,世界各地的研究团队一直致力于研发一种能直接由大脑控制的系统装置,来帮助像德布鲁恩这样的患者。到目前为止,虽然这些装置可以读取大脑的活动并将其转换为可以控制计算机或机器人肢体的信号,但是还不适合用于家庭生活。因为这些装置不仅需要工程师每天重新校准,而且校准过程非常复杂,以至于无法以无线的方式工作。因此,这些装置必须简单化,才能真正适合需要它的患者使用。

带来惊喜
荷兰乌特勒支大学大脑研究中心的尼克·拉姆齐,设计了一款新型的人机接口系统。其主要是使用放在患者颅骨下方、大脑表面的电极来收集信号;当电极记录到脑活动,信号会通过电线传到一个植入患者胸部皮肤的小装置;由这个小装置将信号通过无线传输发送到平板电脑,并将信号转换成简单的“点击”;有了这个“点击”信号,患者就可以借助平板电脑上的其他软件做各种各样的事情,例如玩游戏或使用拼写检查器选择单词与外界进行沟通。
2015年,德布鲁恩自愿使用该系统,希望能贡献力量。拉姆齐团队在德布鲁恩的大脑(控制右手运动的区域)植入电极后,德布鲁恩使用该系统来拼写单词和玩“打地鼠”等游戏;经过多次训练后,德布鲁恩学会了通过想象移动她的手来触发“点击”;6个月后,她的准确率达到了95%。这套有效的系统,带来了莫大的惊喜。
德布鲁恩说:“我的梦想是能够驾驶我的轮椅。”她植入这个电极后,每星期都会使用几次。她没想到,这对她来说意义如此重大。

自由的滋味
虽然使用这套系统比使用她的眼睛跟踪器更慢,但德布鲁恩能在户外自由使用这个大脑植入物。例如,自然光下,当眼动跟踪器不工作时,她依然可以用此系统进行户外交流。
这是一个非常简单的系统,它不需要任何花哨的计算机,很适合日常生活。由于系统是无线供电的,其他人看不到它,这一点对许多需要进行大脑植入的候选人来说很重要。
但是装置可能无法完成更复杂的任务,例如控制机器人四肢。另外,从装置获得的信息量也很有限。尽管如此,对于那些由于运动神经元疾病如ALS而引起瘫痪或者严重中风的患者来说,这仍然是一个有益的方法。
拉姆齐团队已经改进了平板电脑的软件。更先进的软件,能够使患者基于前几个字母就能更快、更好地预测并完成整个单词。拉姆齐团队正着力开发可以将“点击”转换为其他功能的软件。拉姆齐说:“使用正确的软件,我们可以做更多的事,例如关闭电视机,以及使用图标来控制家庭中的电器等。你可以想象用点击做很多事。”

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