有些人陷入生活中最令人恐懼的困境之一:有認知意識,但身體無法移動、無法說話、眨眼或以任何方式交流,一個奧地利組織正在使用腦機接口技術來幫助這類人。該系統的開發商“g.tec醫療工程”正在將該系統商業化,并在近日于華盛頓召開的神經科學學會會議上召開了解釋性研討會。
該工具能夠使患有被稱為“閉鎖綜合征(locked-in syndrome)”的人們,可以通過他們的思想回答一些簡單的例如是或否的問題。這種技術可以幫助清醒狀態下無法做出反應的人進行交流,但是對那些處于昏迷狀態、沒有認知功能的人沒有作用。
該系統被稱為mindBEAGLE,其依靠腦電圖(EEG)來檢測大腦活動,然后通過機器學習算法來解釋大腦活動表達的意思 – 這是一種稱為腦機接口或BCI的通信形式。 在mindBEAGLE系統中,用戶在他們的頭上佩戴具有16個電極的EEG帽。 他們手上還佩戴一種手振動馬達,通過響應他們的左側或右側的震動,用戶可以建立起區分“是”或“否”的測量方法。
然后向使用者詢問是或否的問題。回答時,使用者將注意力集中在震動的那只手上,左手為“是”,而右手是“否”。EEG腦電圖帽檢測該任務產生的大腦活動。 g.tec首席執行官兼創始人克里斯托夫?古格(Christoph Guger)表示,這其中最重要的信號是p300s,即人對一個需要關注的罕見事件做出反應時發生的腦電波。
由Guger和他的團隊訓練的算法然后可識別使用者的p300波及其與右手或左手的關聯。電腦因此閃爍著“是”或“否”的字眼,焦急等待的親人由此可以看到回答。每個問題大約需要38秒。
在一項針對閉鎖綜合征患者的研究中,根據g.tec和意大利巴勒莫大學的研究,12人中有9人能夠使用BCI系統進行交流,平均每十個問題中就有八個能夠正確回答。此外,閉鎖綜合征最嚴重形式的三名患者中的兩名(稱為完全閉鎖綜合征)可以使用該系統以大約80%的準確度進行通信。
被“閉鎖”的人通常由于創傷性腦損傷、中風、藥物過量或神經退行性疾病如肌萎縮側索硬化(ALS)后達到該狀態。
后者的案例是意大利巴勒莫的一位女性卡梅利娜(Carmelina),她的神經退行性疾病使她無法移動身體的任何部位或以任何方式回應,這種狀態已經超過三年。 卡梅利娜的女兒說,她不確定她的母親是否能聽到她的聲音。于是,她通過用mindBEAGLE系統,發現媽媽確實可以理解。現在,卡梅利納的家人更多地拜訪她,他們閱讀書籍來與她溝通,并與她有更多的互動。
除了幫助家庭外,這項技術還可以幫助病人明確自己的意愿和同意接受治療,幫助醫生做出決定。Guger表示,一位有客觀證據認知的醫生可能會“更多地關注患者,或者改變策略或藥物”。
Guger指出:“認知評估通常是在腦損傷后不久進行的,這決定了你今后將被如何治療。”但是,當病人疲倦的時候,最初的評估可能會有誤差。更頻繁的評估將有助于在一天或一天中的好時間檢測到患者的意識,揭示他們意識的真實程度。
羅馬圣盧西亞基金會的神經電影成像和BCI實驗室的研究人員正在開發一種類似的BCI系統來解讀植物人或最低意識狀態人們的想法。Wyss日內瓦生物與神經工程中心利用功能近紅外光譜儀(fNIRS)開發了閉鎖患者的BCI工具。
Guger說g.tec的系統是第一個這樣的商業化BCI系統。它的協議很容易重復,所以系統可以在任何地方部署,包括在病人的家中,在訓練有素的技術人員的幫助下。他的公司上個月在紐約奧爾巴尼的健康科學大學開設了一家新工廠。該中心的工作人員將對中風患者進行治療和康復,并對其他閉鎖綜合征患者進行家訪。 該公司還有兩個這樣的中心,一個在奧地利,另一個在西班牙。
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原文標題:mindBEAGLE腦機接口可幫助無法說話、無法移動的人發聲
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