新思維閱讀技術讓身體上被鎖定的患者進行溝通

僅使用您的想法控制計算機的技術 存在了幾十年。 然而,我們在將其用於其最初目的方面取得了有限的進展:幫助嚴重殘疾人進行交流。 到現在為止。 一項新的研究表明,另一種腦 - 計算機接口技術可以幫助那些“鎖定綜合症”的人與外界交流。 儘管有這種情況,它甚至允許患者報告說他們很開心。

退化狀態的最後階段稱為 肌萎縮性側索硬化 (ALS)或運動神經元疾病,使患者處於完全鎖定狀態。 儘管他們的大腦不受影響,但最終他們不能移動他們身體的任何部分,甚至不能移動他們的眼睛。 但科學家們一直在努力使用腦 - 計算機接口技術來測量大腦中的電活動,以幫助他們進行交流。

其中一個原因是,目前尚不清楚這些傳統的腦 - 計算機接口系統依賴於眼肌運動產生的電信號的程度。 一名ALS患者在她仍然可以移動眼睛的時候一直使用腦機接口 失去了溝通的能力 完全鎖定後通過技術。 這表明計算機記錄的大部分電活動與她在思考某事而不是思想本身時發生的無意識眼動有關。

氧氣監測

為了克服這個問題,一組國際研究人員採用了一種不同的方法來檢測神經活動,這種方法可以測量大腦中氧氣量的變化,而不是電信號。 該研究發表於 PLOS生物學涉及一種稱為的技術 功能性近紅外光譜學,它使用光來測量血氧水平的變化。 因為在任何給定時間最活躍的大腦區域消耗更多的氧氣,這意味著您可以從氧氣波動中檢測大腦活動的模式。

這種技術對於肌肉運動並不像用於測量電活動的腦電圖(EEG)系統那樣敏感。 這意味著新方法可用於幫助ALS患者在失去其整個移動能力之前和之後進行交流,因為它更可能僅記錄與思想相關的大腦活動。


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該研究涉及四名ALS患者,其中三名患者自2014(2015早期以來的最後一名)​​以來未能與護理人員進行可靠的溝通。 通過使用新的腦 - 計算機接口技術,他們能夠在幾個月的時間內與他們的護理人員和家人進行可靠的溝通。 這是第一次鎖定患者。

志願者被問及具有已知“是”或“否”答案的個人和一般知識問題。 大腦 - 計算機界面在70的正確時間內正確地捕獲了他們的反應,研究人員認為這足以表明他們不僅僅是偶然記錄正確答案。 使用腦電圖的類似實驗沒有超過這個機會水平閾值。

患者還能夠傳達他們對自己病情的感受,當被問及他們是否在幾週內感到高興時,他們四個人都反復回答“是”。 甚至還有一名患者被問及是否願意讓女兒嫁給她的男朋友。 不幸的是,對於這對夫婦,他說沒有。 在研究結束後,志願者繼續在家中使用該系統。

開創性的研究

據我所知,與完全鎖定的患者一起工作需要大量的努力。 特別是,您無法確定用戶是否已了解我們希望他們如何提供我們可以嘗試檢測的答案。 如果先前用於記錄身體健全的用戶的大腦活動的系統不能與鎖定的患者一起工作,則通常假設該人而非機器有過錯,這可能不是案子。 更重要的是,研究人員 - 來自病人的家人和他們自己 - 增加了壓力,以實現尋找與志願者溝通的方式的夢想。

這些挑戰凸顯了新研究的重大成就。 這是一項開創性的研究,可以為開發更好的腦機接口技術提供新的途徑。 儘管到目前為止系統只允許鎖定患者給出是或否給出答案,但它已經代表了生活質量的重大改善。

第一個腦機 - 計算機接口系統旨在使殘疾人(儘管不是鎖定的)用戶能夠拼寫單詞並因此傳達他們想要的任何信息。 漫長而漫長的過程。 因此可以安全地假設新技術只是邁向更複雜系統的第一步,這種系統允許免費的雙向通信而不是基於簡單的問題。

也許更重要的是,該技術已經恢復了四個多年來一直靜音的人的溝通能力。 想像一下,當這些患者及其家人最終能夠再次“說話”時,他們一定會有這種感覺。 儘管大腦 - 計算機界面研究存在挑戰,但這樣的結果使我們繼續前進。

談話

關於作者

Ana Matran-Fernandez,博士後研究員, 埃塞克斯大學

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