腦機接口真的來了!
參考消息網9月6日報道 據《日本經濟新聞》9月1日報道,瑞士洛桑聯邦理工大學等機構通過在人體內植入腦信號讀取裝置,成功讓因脊髓受損而下半身癱瘓的患者恢復自主行走能力。腦機接口(BMI)技術的進步爲脊髓損傷患者的康復帶來突破性變化。
脊髓內含神經,負責腦信號的傳遞。一旦脊髓受損,人體的運動和感覺功能就會受到影響,如果四肢癱瘓就難以行走。
今年5月,洛桑聯邦理工大學和法國替代能源與原子能委員會在英國《自然》週刊上發表一項臨牀研究成果:在一名因遭遇車禍而部分顱腦脊髓受損、癱瘓在牀10多年的男性身上應用BMI技術,使其重新自主行走。
研究人員將患者部分頭骨切除,在其頭部左右兩邊各植入一個直徑爲5釐米的傳感器,用於檢測硬腦膜外部的電信號。爲了正確理解腦信號的意義,研究人員讓人工智能(AI)學習人在活動四肢時發出的腦信號。
此外,位於患者腰部的那段脊柱也被植入某種裝置,可以對脊髓進行電刺激。AI對所需電刺激的強度進行了研究分析。
如此一來,患者想活動身體時,傳感器就會檢測到大腦發出的信號,背部計算機立即進行分析處理,然後對脊髓進行相應的電刺激,使患者能夠完成站立、行走等動作。
瑞士洛桑大學醫院神經外科醫生若瑟琳·布洛克表示,起初這項研究就像科幻小說內容一樣,但最後竟然成功了。這對於脊髓受損患者的康復來說具有重大意義。
此前,研究團隊並未打算讀取腦信號,只是通過刺激脊髓幫助患者活動身體。但是,這樣無法讓患者的身體活動與自身意志匹配,“如同機器人一般單調乏味”。患者本人也表示:“之前我是被電刺激控制,如今我可以通過自己的大腦控制電刺激。”
如今,患者在不借助相關裝置的前提下,也能借助柺杖短距離行走。這可能是因爲,其體內還殘存部分脊髓,大腦通過這部分脊髓傳遞信號至下半身的機制得到加強。研究人員將繼續評估患者身體機能可以恢復至何種程度。不過,要注意的是,該患者的脊髓並未完全受損。
對於癱瘓程度和部位各不相同的患者,研究人員爲了弄清該療法在他們身上是否普遍適用,已經展開更大範圍的臨牀試驗。除了將裝置做得越來越小之外,能否讓上肢也恢復行動能力成爲新課題。
日本慶應義塾大學教授牛場潤一對上述研究成果表示讚賞:“我們已經非常接近於提供將生物器官與數字技術結合起來的新醫療服務。”
美國諾思韋爾醫療保健公司范斯坦醫學研究所今年7月也宣佈,在一名因遭遇事故而脊髓受損的男性腦中植入特殊裝置,成功使其皮膚恢復觸覺,上肢重新活動。
這名腦部被植入電極的患者想要活動手臂時,大腦會向計算機發送電信號,AI對電信號進行解讀後,再將其傳導至貼在手臂上的電極,刺激相應的肌肉。
爲了讓患者恢復觸覺,需要使用與指尖和手掌相連的傳感器讀取皮膚受到的刺激,並通過計算機將電信號傳輸至大腦中的裝置。
患者經過反覆訓練,已經可以在不連接計算機的情況下自主活動手臂,且即使閉上眼睛也能準確感知手臂的何處被觸摸。
BMI技術面臨的課題還包括經濟成本和心理負擔。患者如果不想動手術,也可以佩戴類似於頭盔的裝置,用於讀取腦電波。牛場教授就正在開發頭戴式的中風患者康復裝置。
但是,由於畢竟隔着骨頭和皮膚,這種頭戴式裝置讀取腦信號的能力存在侷限性,優點則是價格低且安全性高。隨着BMI技術的發展,根據患者的具體情況在手術型療法和非手術型療法中做選擇的流程可能會變得更加清晰。