[漸凍人癥,醫(yī)學名為肌萎縮側(cè)索硬化癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis),簡稱ALS,是運動神經(jīng)元?。∕otor Neuron Disease,簡稱M.N.D)的一種,因為患者大腦、腦干和脊髓中運動神經(jīng)細胞受到侵襲,患者肌肉逐漸萎縮無力以至癱瘓,身體如同被逐漸凍住一樣,故俗稱“漸凍人”。1997年,ALS/MND協(xié)會國際聯(lián)盟選定在每年的6月21日,舉行各類認識運動神經(jīng)元疾病的相關(guān)活動,希望每年這一天,對這種可怕疾病的治療和社會關(guān)愛能引起世人的普遍重視,并于 2000年在丹麥舉行的國際病友大會上正式確定6月21日為“全球漸凍人日”。選擇6月21日是因為這一天是夏至,即轉(zhuǎn)折點,每年ALS/MND社區(qū)都會開展一系列活動,以此表達他們希望這一天成為尋找ALS/MND的原因、治療和治愈方法的另一個轉(zhuǎn)折點?!幷撸?/p>
漸凍癥晚期的病人處于完全閉鎖狀態(tài),沒有任何方式可以與外界進行交流,而腦機接口有望為他們搭起交流的橋梁。德國圖賓根大學神經(jīng)科學家尼爾斯·比爾鮑默(Niels Birbaumer)團隊近日在《自然-通訊》上發(fā)表論文稱,他們在一位處于完全閉鎖狀態(tài)的漸凍癥病人的大腦皮層中植入電極,借助腦機接口和聽覺訓練,最終使病人成功打字,可平均每分鐘拼寫1.08個字母。
目前,沒有輔助技術(shù)能夠幫助處在完全閉鎖狀態(tài)的漸凍癥晚期患者表達自己的想法,此時的病人們已經(jīng)無法控制自己的眼球或肌肉。而此前的腦機接口技術(shù)是基于眼球運動、肌肉或神經(jīng)信號來捕捉病人的意圖的,因此之前的交流方式全部失效。
此次實驗的參與者今年37歲,患有肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS),處在完全閉鎖狀態(tài)。2016年8月,他開始使用眼動儀設(shè)備和家人交流。但從2018年2月開始,家人發(fā)現(xiàn)檢測他的眼球運動越來越困難,最后放棄了這一嘗試,病人徹底失去了與外界交流的渠道。但是,病人的聽覺和大腦活動仍是正常的,于是研究團隊試圖從聽覺入手,解決交流阻礙。
研究團隊在參與者大腦的輔助運動區(qū)和初級運動皮層植入兩個微電極陣列,用于檢測病人的神經(jīng)元放電速度。該實驗分為兩部分,首先讓病人練習如何調(diào)節(jié)神經(jīng)元放電速度。團隊成員給病人播放高音和低音,其中高音代表“是”,低音代表“否”,這被稱作“目標音高”。然后給病人一個聲音,他可以通過調(diào)整神經(jīng)元放電速度來把聲音調(diào)高或是調(diào)低,直到和目標音高一致,病人就可以表達“是”或“否”。在訓練開始的第12天,病人發(fā)出了和目標音高一致的聲音。
第二部分是拼寫訓練。這位病人的眼球還可以轉(zhuǎn)動時,使用了一套特定的拼寫系統(tǒng),把字母分為五組,按照病人使用母語(德語)字母的頻率排列。研究團隊沿用這套系統(tǒng),病人通過表達“是”或“否”,選擇字母,最后組成單詞。通過這樣的方式,病人告訴家人他的生活需要、對兒子的愛,并感謝了比爾鮑默團隊。
這項實驗發(fā)現(xiàn),在135天的拼寫訓練中,病人嘗試了107天拼寫,其中44天產(chǎn)生了可以理解的輸出。從拼寫速度來說,平均每分鐘拼1.08個字母。比爾鮑默告訴財新,使用更好的軟件和電極選擇系統(tǒng),病人打字的速度就會更快,“但是我們不用對他們?nèi)绱酥薄薄?/p>
比爾鮑默表示,這項腦機接口技術(shù)前景廣闊,目前腦機接口只用在中風和漸凍癥病人身上,但“這項技術(shù)未來可以適用于所有處在閉鎖狀態(tài)的病人”?!?/p>