在疾病的终末期 , 一些ALS患者变成了世上最孤单的人 。
这种神经病变全称叫做“肌萎缩侧索硬化症” , 它会慢慢剥夺人控制肌肉的能力 , 最终可使患者进入“完全闭锁状态”——在这种状态下 , 患者依然拥有感官和意识 , 但却再也无法自主控制任何一块肌肉 , 甚至连运动眼球和眨眼都做不到 。
完全闭锁患者依然可以靠呼吸机延续生命 , 但他们已经失去了一切与外界交流的途径 。 无论说话、写字还是利用眼球运动输入文字 , 交流方法总是建立在控制肌肉运动的基础上——而对完全闭锁患者而言 , 这一切都是不可能完成的任务 。 他们静静地躺在原地 , 能倾听、能感受也能思考 , 但却再也无法表达自己的感受 。
而就在最近 , 情况出现了一点转机:在植入电极与计算机系统的帮助下 , 一位完全闭锁状态的德国患者成功用“意念”拼出句子表达想法 , 与外界重新建立了联系 。 这一研究结果近日发表在了《自然-通讯》上[1] 。
完全闭锁患者依然可以靠呼吸机延续生命 , 但他们已经失去了一切与外界交流的途径 。 无论说话、写字还是利用眼球运动输入文字 , 交流方法总是建立在控制肌肉运动的基础上——而对完全闭锁患者而言 , 这一切都是不可能完成的任务 。 他们静静地躺在原地 , 能倾听、能感受也能思考 , 但却再也无法表达自己的感受 。
而就在最近 , 情况出现了一点转机:在植入电极与计算机系统的帮助下 , 一位完全闭锁状态的德国患者成功用“意念”拼出句子表达想法 , 与外界重新建立了联系 。 这一研究结果近日发表在了《自然-通讯》上[1] 。
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一位完全闭锁患者与外界重新建立了联系|WyssCenter
意念“调音” , 拼写字母
【全身每一块肌肉都失去控制,他用大脑写下了对生活的渴望】现在 , 研究者们所能实现的“意念输入”远不像科幻作品那样轻松快捷 。 在这里 , 患者拼写文字依靠的是“试图”运动眼球——这种尝试虽然无法控制肌肉 , 但它依然会在大脑运动皮层中产生可识别的神经信号 。 这些信号被植入颅内的电极探测 , 并传到计算机上进行解析 。 通过控制神经活动状态 , 患者可以在“是”或“不是”之间做出选择 。
有了这种基本的选择方法 , 就可以开始进行拼写 。 拼写系统会用合成语音读出不同字母组合的代号 , 或是其中的单个字母 , 然后患者控制神经信号来反馈自己想选的字母是否位列其中 。 这样一个个倾听并选择字母 , 最终就能组成词语和句子 , 帮助患者说出自己内心所想的话 。
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研究者在患者的运动皮层植入的两个3.2毫米见方的微电极阵列|WyssCenter
这听起来已经相当费力 , 而实践起来过程还更加艰辛:在植入电极的头三个里 , 患者的神经信号一直缺乏足够清晰的区分特征 , 无法达到回答选择题的标准 。 此后 , 听觉反馈为情况带来了转机:研究者将神经活动转化成音频实时反馈给患者 , 并让他尝试调整音调 , 来匹配目标声音 。 通过这些“调音”练习 , 患者最终成功掌握了调整神经活动回答问题的技巧 。 当他控制自己的神经活动 , 让反馈音调变得足够高并保持至少500毫秒时 , 他就可以选择“是”;反过来 , 如果反馈音调保持在较低的频率 , 则代表着“否” 。
接下来 , 在一次次“是”与“否”的选择中 , 患者逐渐拼出字母 , 组成单词 , 最终写出了可以理解的完整句子 。
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