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腦植入可幫助晚期A.L.S.患者進行交流

(2016-12-06 17:57:03) 下一個

研究人員設計了一個係統,它可以讓晚期Lou Gehrig類型的患者利用腦信號進行打字。

荷蘭內科醫生Hanneke De Bruijne,在2008年被診斷為肌萎縮性側索硬化,也稱為A.L.S,或Lou Gehrig。她控製隨意肌的神經元一步步死亡,最終發展成所謂的閉鎖綜合征,除了眼睛,幾乎所有的隨意肌都癱瘓,包括說話的能力。

2015年,一個研究團隊為她提供了一個能幫助她交流的機會,即將計算機接口係統通過手術植入大腦 ,這個計算機在她的大腦裏收集大腦電波,並將其傳遞給單詞輸出的軟件係統。

荷蘭烏得勒支大學醫學中心認知神經科學教授Nick Ramsey說,“它就像一個大腦遙控器” 。研究小組在星期六 的“新英格蘭醫學雜誌”中報道,De Bruijne女士手術後7個月,已經能夠獨立控製計算機打字程序,每分鍾能拚寫兩三個字。

Albany的適應性神經技術國家中心主任Jonathan R. Wolpaw博士說,“這是世界上第一個完全植入大腦 的計算機接口係統,而且對她的日常生活起到了幫助。”

美敦力公司 Medtronic是一家國際醫療技術公司,該公司部分資助了該項研究,也為De Bruijne女士提供了植入組件。論文的作者之一是美敦力員工,但研究團隊在其報告中指出“他沒有參與對結果的解釋。”

其實,大腦計算機接口並不是De Bruijne女士的唯一交流工具。幾年來,她一直使用一個叫“眼動儀”的設備。該設備通過跟蹤她的眼球運動來選擇計算機屏幕上的字母,使用這個係統,她每分鍾可以寫五到十個字母。

然而,眼動儀有一個主要的缺點,那就是每當她周圍的光線變化時,設備就必須重新校準。這使得儀器的戶外使用十分困難。拉姆齊博士說,De Bruijne女士因為擔心沒有交流工具,一直避免去戶外。

“這就是我們係統的好處,”他補充說。 “有了它,De Bruijne女士對即時拚寫單詞有信心,不用擔心,像瘙癢,唾液,或更緊急的事情 - 如呼吸器出了問題,等得不到及時處理。”

De Bruijne女士移動的無能,來自於大腦和肌肉之間的交流中斷。雖然她失去了移動的能力,但每當想移動時,她大腦裏的電流會增加 – 大腦計算機接口正是利用了這一點。

當De Bruijne女士想移動她的右手時,她控製隨意運動的大腦區域的皮層上的電極,能檢測到小的峰電位。具體來說,當她考慮將她的右拇指和無名指放在一起時,線路會將信號發送給打字軟件。

軟件在平板電腦上顯示四行字母,每次突顯一行。當De Bruijne女士想要那行的突顯時,她通過思考手勢,做出“大腦點擊”,程序沿著所選行,從左到右移動,當正確的字母突顯時,她再次思考點擊,就這樣,她的想法一個字母,一個字母地被拚寫出來了。

對於某些研究人員來說,他們所關注的是,係統帶來的好處,是否值得手術的風險。

德國圖賓根大學的醫學心理學和神經生物學教授尼爾斯·比爾巴默Niels Birbaumer說,對De Bruijne女士而言:“她可以使用眼動儀,電腦接口對她來說不是必需的”。 Birbaumer博士補充說,別的無創傷大腦計算機接口,已被證實可以執行與Ramsey團隊一樣的功能。

布朗大學神經科學教授約翰·多諾霍(John Donoghue),和生物和神經工程中心(Wyss Center for Bio and Neuroengineering)的創始主任約翰·多諾霍(John Donoghue)認為手術永遠存在風險。然而,他又補充說,他認為這種風險與那些,諸如,治療帕金森的深層大腦刺激,及放置心髒起搏器,等常規程序的風險相比較,並“沒有大很多”。

此外,Donoghue博士說,Ramsey博士的團隊使用的是安全的商業設備,是已被“食品和藥物管理局”批準的,用於治療帕金森,及特發性震顫的神經係統的疾病。

Ramsey博士說,與非侵入性方法相比,侵入性裝置具有兩個優點。首先,植入物能獲取更強,更可靠的信號。第二,非侵入式係統需要複雜的外部電極的安裝,而植入物隻需要一次手術就“一直工作”。

Ramsey博士希望看到在不久的將來,這個係統能夠幫助完全閉鎖的人,他們與De Bruijne女士不同,連眼睛移動的能力也失去了,因此,不能選擇眼睛跟蹤技術作替代。

文章來源:紐約時報 http://www.nytimes.com/2016/11/13/science/brain-implant-eases-communication-by-late-stage-als-patient.html

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