脑机接口使瘫痪者可以控制平板电脑设备

平板电脑和其他移动计算设备是日常生活的一部分，但是对于瘫痪的人来说很难使用它们。BrainGate * 财团的最新研究 表明，脑机接口(BCI)可使瘫痪患者仅通过考虑移动光标和单击即可直接操作现成的平板电脑设备。在《PLOS ONE》上发表的一项研究中 ，三名四肢瘫痪的临床试验参与者，每个都使用了研究性BrainGate BCI，它直接从放置在运动皮层中的一个小型传感器记录了神经活动，因此能够浏览常用的平板电脑程序，包括电子邮件，聊天，音乐流和视频共享应用。

参加者与家人，朋友，研究小组成员及其参加者进行了交流。他们上网冲浪，查看天气，然后在线购物。一位参与者，音乐家，在数码钢琴界面上演奏了贝多芬的“欢乐颂”。

Jaimie Henderson博士说：“多年来，BrainGate合作一直致力于开发神经科学和神经工程专业知识，以使失去运动能力的人们仅通过考虑自己手臂或手的运动即可控制外部设备。” ，该论文的资深作者和斯坦福大学的神经外科医生。

“在这项研究中，我们利用了该专有技术来恢复人们控制疾病发作之前所使用的完全相同的日常技术的能力。看到参与者表达自己的想法，或者只是找到他们想听的歌曲，真是太好了。”

被研究的BrainGate BCI包括一个婴儿阿司匹林大小的植入物，可以检测与大脑运动皮层中产生的预期运动相关的信号。这些信号然后被解码并路由到外部设备。BrainGate研究人员和其他使用类似技术的小组研究表明，该设备可以使人们移动机器人手臂或重新获得对自己四肢的控制，尽管由于生病或受伤而丧失了运动能力。

这项合作研究包括布朗大学卡尼脑科学研究所，普罗维登斯退伍事务医学中心(PVAMC)，麻省总医院(MGH)和斯坦福大学的科学家，工程师和医师。

这项最新研究的两名参与者由于肌萎缩性侧索硬化症(ALS)而引起手臂和腿部运动无力或丧失，ALS是一种累进性疾病，会影响控制运动的大脑和脊柱神经。第三名参与者因脊髓损伤而瘫痪。所有受试者均参加了一项临床试验，旨在评估研究性BrainGate系统的安全性和可行性。

在本研究中，来自BrainGate BCI的神经信号被路由到配置为像无线鼠标一样工作的蓝牙接口。然后将虚拟鼠标与未修改的Google Nexus 9平板电脑配对。然后，要求参与者执行一组任务，以查看他们在各种常用应用程序中导航的能力以及在一个应用程序之间移动的能力。参与者浏览了流媒体服务上的音乐选择，在YouTube上搜索了视频，滚动了新闻汇总器，撰写了电子邮件和聊天记录。

该研究表明，参与者在使用各种应用程序时，每分钟最多可以进行22次点击选择。在文本应用程序中，参与者可以使用标准的电子邮件和文本界面，每分钟最多输入30个有效字符。

研究指出，参与者报告说发现该界面直观且易于使用。有人说：“这种感觉比我记得用鼠标的时候更自然。” 另一位报告称“对此有更多的控制权，而不是我通常使用的。”

研究人员很高兴看到参与者使用平板电脑界面来探索自己的爱好和兴趣的速度有多快。

“很高兴看到我们的参与者完成了我们要求他们执行的任务，但是这项研究中最有趣和有趣的部分是，他们只是完成了自己想做的事情-使用了喜欢的购物应用，斯坦福大学的生物工程师Paul Nuyujukian博士说。“一名参与者在试验开始时告诉我们，她真正想做的一件事是再次播放音乐。因此，看到她在数字键盘上的演奏真是太棒了。”

研究人员说，平板电脑设备完全没有改变，并且所有预装的辅助功能软件都已关闭，这一事实是这项研究的重要组成部分。

该论文的资深作者克里希纳·谢诺伊(Krishna Shenoy)表示：“当今可用的辅助技术虽然很重要且很有用，但它们在其启用的使用速度或界面的灵活性方面都存在固有的局限性。”斯坦福大学和霍华德·休斯医学院的电气工程师和神经科学家。“这在很大程度上是由于可用的输入信号有限。借助BCI提供的丰富信息，我们能够在亚马逊上购买两台平板电脑，开启蓝牙，并且参与者可以立即将它们与我们的研究性BrainGate系统一起使用。”

研究人员说，这项研究还具有打开严重神经功能缺损患者与其医疗保健提供者之间重要的新交流渠道的潜力。

布朗大学生物医学工程专业的研究生Jose Albites Sanabria说：“这对于无法说话的锁定型综合症患者恢复可靠，快速和丰富的沟通具有巨大的潜力。” “这不仅可以增加与家人和朋友的互动，而且可以提供一个渠道，以更彻底地描述护理人员正在进行的健康问题。”

作为神经科学家和实践重症监护神经病学家，马萨诸塞州总医院布朗大学的Leigh Hochberg博士和Providence VA医疗中心认为，这项研究中所举例说明的BCI的修复能力具有巨大潜力。

“当我看到神经重症监护病房中的某人患有中风急性发作而失去了移动或交流的能力时，我想说：'对不起，这已经发生了，但是我们可以恢复您在此之前使用的技术的使用能力，明天您将能够再次使用它们。” “而且，我们越来越接近能够告诉诊断出患有ALS的人，'即使我们继续寻求治疗方法，您也永远不会失去沟通的能力。' 这项工作是朝着这些目标迈出的一步。”

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