发表在《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)杂志上的一项研究中，三名四肢瘫痪患者的临床试验参与者都使用了研究性的BrainGate BCI系统，该系统直接通过放置在运动皮层中的一个小传感器记录神经活动，他们能够通过常用的平板程序导航。参与者与家人、朋友、研究团队成员和其他参与者发信息。他们上网，看天气，在网上购物。一位参与者是音乐家，他在一个数字钢琴界面上演奏了贝多芬的《欢乐颂》片段。
“多年来,这种叫“大脑之门”的合作一直致力于开发神经科学和神经工程学知识,使人失去了运动的能力来控制外部设备通过思考自己的胳膊或手的运动,”杰米亨德森博士说,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对疾病发作前使用的日常技术的控制能力。看到参与者表达自己的想法，或者只是找到一首他们想听的歌，这真是太棒了。”
正在研究中的BrainGate BCI包括一个小阿斯匹林大小的植入物，它可以检测大脑运动皮层产生的与预期运动相关的信号。这些信号随后被解码并发送到外部设备。brainate的研究人员和其他使用类似技术的小组已经表明，尽管人们因疾病或受伤失去了运动能力，但该设备可以让人们移动机械手臂，或重新控制自己的肢体。
在这项最新的研究中，有两名参与者由于肌萎缩性侧索硬化症(ALS)而四肢无力或无法活动。ALS是一种进行性疾病，会影响控制运动的大脑神经和脊椎神经。第三名参与者因脊髓损伤而瘫痪。所有人都参加了一项旨在评估研究性BrainGate系统的安全性和可行性的临床试验。
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在这项研究中，来自BrainGate BCI的神经信号被路由到一个蓝牙接口，该接口被配置为像无线鼠标一样工作。然后将虚拟鼠标与未修改的谷歌Nexus 9平板电脑配对。参与者被要求执行一组任务的设计来看看他们能够导航中各种常用的应用程序,并从应用程序到应用程序。参与者浏览通过音乐流媒体服务的选择,寻找视频在YouTube上,滚动新闻聚合器,由电子邮件和聊天记录。
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，每分钟最多输入30个有效字符。研究指出，参与者报告说，他们发现界面很直观，而且使用起来很有趣。一个人说:“这感觉比我记得用鼠标的时候更自然。”另一名用户则表示，“这比我平时使用的功能更有控制权。”
研究人员很高兴地看到，参与者如此迅速地使用平板电脑界面来探索他们的爱好和兴趣。“看到我们的参与者完成了我们要求他们完成的任务，这很好，但研究中最令人满意和有趣的部分是当他们只是做他们想做的事情时——使用他们喜欢的应用程序购物、看视频或只是与朋友聊天，”首席作者保罗·努尤朱基安博士说，他是斯坦福大学的生物工程师。“其中一名参与者在试验开始时告诉我们，她真正想做的一件事是再次播放音乐。所以看到她在数字键盘上打球真是太棒了。”
研究人员说，平板设备完全没有改变，并且关闭了所有预装的辅助软件，这是这项研究的重要组成部分。“今天可用的辅助技术，虽然它们很重要也很有用，但它们在使用速度或界面灵活性方面都存在固有的局限性。”该论文的资深作者、斯坦福大学(Stanford University)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克里希纳·谢诺伊(Krishna Shenoy)说。“这主要是因为可用的输入信号有限。有了来自BCI的丰富输入，我们只需在亚马逊上购买两台平板电脑，打开蓝牙，参与者就可以使用我们的调查型BrainGate系统。”
研究人员表示，这项研究也有可能为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。布朗大学生物医学工程研究生何塞·阿尔比斯·萨纳布里亚(Jose Albites Sanabria)进行了这项研究，他说:“这对于那些患有闭锁综合症、无法说话的人恢复可靠、快速和丰富的交流有很大的潜力。”“这不仅可以增加他们与家人和朋友的互动，还可以提供一个渠道，让护理人员更彻底地描述正在发生的健康问题。”
布朗大学、马萨诸塞州总医院和普罗维登斯弗吉尼亚州医疗中心的资深作者Leigh Hochberg博士是一名神经学家和重症监护神经学家，他在这项研究中举例说明了BCIs恢复能力的巨大潜力。“当我看到有人neuro-intensive病房中有急性中风和失去了移动或沟通的能力,我想能够说,“我很抱歉这发生了,但我们可以恢复您使用您正在使用的技术能力在这事发生之前,明天你就可以再次使用它们，’”Hochberg说。“我们正在接近能够告诉那些被诊断为ALS的患者，‘即使我们继续寻找治疗方法，你也永远不会失去交流的能力。’”’这项工作是朝着这些目标迈出的一步。”
来源:布朗大学
