第一次:脑机接口让渐冻重症患者重获交流能力( 二 )


第一次:脑机接口让渐冻重症患者重获交流能力
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起初 , 研究经历了一些失败的实验 , 例如当研究者指导参与者尝试想象手、舌头或脚的运动时 , 设备无法检测到一致的反应 。
然后 , 研究团队尝试采用下图所示的基于神经反馈的模式 。 这种模式将一个或多个通道的脉冲率度量(spikeratemetric , SRM)映射成听觉反馈的音调 。 参与者可以根据听觉反馈来调节神经元发射信号的频率 , 频率越高 , 外部音调也就越高 , 并设置了一个阈值来表达「是」或「否」 。
第一次:脑机接口让渐冻重症患者重获交流能力
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参与者在实验开始后第86天第一次尝试调节音调 , 随后在第98天成功调节神经信号发射率 , 并首次将反馈频率与目标匹配 。 采用神经反馈策略 , 从第106天起 , 参与者能够调节神经激活率(firingrate) , 并且能够使用这种方法来选择和拼写字母 。
研究团队搜索反应最灵敏的神经元 , 然后探究每个神经元如何随着参与者的努力而发生变化 , 依此调整系统 。
使用该系统大约3周后 , 他说出了一个可以理解的句子——请求护理人员调整他的位置 。 在接下来的一年里 , 他以每分钟一个字左右的速度表达出几十个句子:
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不过 , 这种方法也并不能完全准确地表达信息 。 参与者向研究团队解释说:「他通过移动眼睛来调节语气 , 但并不总是能成功 。 在135天的研究实验中有107天他能匹配一系列目标音调 , 准确率约为80% , 并且在这107天中只有44天 , 他能说出可理解的句子 。 」
Wyss中心的研究人员将继续与这位参与者合作 。 不过 , 参与者的拼写能力已有所下降 , 现在他主要回答是或否的问题 。 研究者表示这可能是因为植入设备周围存在一些疤痕组织 , 掩盖了部分神经信号 。 另一方面 , 参与者因长时间没有与外部环境进行交互 , 认知能力下降 , 从而逐渐失去了控制设备的能力 。 但Zimmermann表示 , 只要参与者继续使用该设备 , 研究团队就承诺对其进行维护 。 这也是此类研究的真正意义所在 。
参考链接:
https://www.technologyreview.com/2022/03/22/1047664/locked-in-patient-bci-communicate-in-sentences/
https://www.science.org/content/article/first-brain-implant-lets-man-complete-paralysis-spell-out-thoughts-i-love-my-cool-son
https://www.ctvnews.ca/health/paralyzed-als-patient-communicates-using-brain-implants-in-new-clinical-study-1.5829966