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脑机接口真的来了!

2023-09-06 11:03:14    参考消息

据《日本经济新闻》9月1日报道,瑞士洛桑联邦理工大学等机构通过在人体内植入脑信号读取装置,成功让因脊髓受损而下半身瘫痪的患者恢复自主行走能力。脑机接口(BMI)技术的进步为脊髓损伤患者的康复带来突破性变化。

脊髓内含神经,负责脑信号的传递。一旦脊髓受损,人体的运动和感觉功能就会受到影响,如果四肢瘫痪就难以行走。

今年5月,洛桑联邦理工大学和法国替代能源与原子能委员会在英国《自然》周刊上发表一项临床研究成果:在一名因遭遇车祸而部分颅脑脊髓受损、瘫痪在床10多年的男性身上应用BMI技术,使其重新自主行走。

研究人员将患者部分头骨切除,在其头部左右两边各植入一个直径为5厘米的传感器,用于检测硬脑膜外部的电信号。为了正确理解脑信号的意义,研究人员让人工智能(AI)学习人在活动四肢时发出的脑信号。

此外,位于患者腰部的那段脊柱也被植入某种装置,可以对脊髓进行电刺激。AI对所需电刺激的强度进行了研究分析。

如此一来,患者想活动身体时,传感器就会检测到大脑发出的信号,背部计算机立即进行分析处理,然后对脊髓进行相应的电刺激,使患者能够完成站立、行走等动作。

瑞士洛桑大学医院神经外科医生若瑟琳·布洛克表示,起初这项研究就像科幻小说内容一样,但最后竟然成功了。这对于脊髓受损患者的康复来说具有重大意义。

此前,研究团队并未打算读取脑信号,只是通过刺激脊髓帮助患者活动身体。但是,这样无法让患者的身体活动与自身意志匹配,“如同机器人一般单调乏味”。患者本人也表示:“之前我是被电刺激控制,如今我可以通过自己的大脑控制电刺激。”

如今,患者在不借助相关装置的前提下,也能借助拐杖短距离行走。这可能是因为,其体内还残存部分脊髓,大脑通过这部分脊髓传递信号至下半身的机制得到加强。研究人员将继续评估患者身体机能可以恢复至何种程度。不过,要注意的是,该患者的脊髓并未完全受损。

对于瘫痪程度和部位各不相同的患者,研究人员为了弄清该疗法在他们身上是否普遍适用,已经展开更大范围的临床试验。除了将装置做得越来越小之外,能否让上肢也恢复行动能力成为新课题。

日本庆应义塾大学教授牛场润一对上述研究成果表示赞赏:“我们已经非常接近于提供将生物器官与数字技术结合起来的新医疗服务。”

美国诺思韦尔医疗保健公司范斯坦医学研究所今年7月也宣布,在一名因遭遇事故而脊髓受损的男性脑中植入特殊装置,成功使其皮肤恢复触觉,上肢重新活动。

这名脑部被植入电极的患者想要活动手臂时,大脑会向计算机发送电信号,AI对电信号进行解读后,再将其传导至贴在手臂上的电极,刺激相应的肌肉。

为了让患者恢复触觉,需要使用与指尖和手掌相连的传感器读取皮肤受到的刺激,并通过计算机将电信号传输至大脑中的装置。

患者经过反复训练,已经可以在不连接计算机的情况下自主活动手臂,且即使闭上眼睛也能准确感知手臂的何处被触摸。

BMI技术面临的课题还包括经济成本和心理负担。患者如果不想动手术,也可以佩戴类似于头盔的装置,用于读取脑电波。牛场教授就正在开发头戴式的中风患者康复装置。

但是,由于毕竟隔着骨头和皮肤,这种头戴式装置读取脑信号的能力存在局限性,优点则是价格低且安全性高。随着BMI技术的发展,根据患者的具体情况在手术型疗法和非手术型疗法中做选择的流程可能会变得更加清晰。

(责编:赵珊)

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