第一個(gè)完全植入式的商業(yè)BCI系統(tǒng)，病人可以帶回家使用

第一批接受“支架”的人類證明，家用腦-計(jì)算機(jī)接口系統(tǒng)是可行的。

Illustration: Synchron

據(jù)悉，兩名患有神經(jīng)肌肉疾病的澳大利亞人在他們的大腦中植入了支架狀的電極，使他們能夠利用自己的思想操作電腦，從而恢復(fù)了一些個(gè)人獨(dú)立性。

據(jù)發(fā)明者介紹，這是這種被稱為“stentrode”的裝置首次被植入人體。該系統(tǒng)還使腦-機(jī)接口（brain-computer interfaces，BCI）在現(xiàn)實(shí)世界中的使用變得更加可行 -- 這種設(shè)備使大腦和計(jì)算機(jī)之間的直接通信變得更加可行。

近日，Neurointerventional Surgery雜志對這一研究成果進(jìn)行了描述。“這篇論文代表了第一個(gè)完全植入式的商業(yè)BCI系統(tǒng)，病人可以帶回家使用，”開發(fā)這種設(shè)備的墨爾本Synchron的創(chuàng)始人Tom Oxley說。

研究人員已經(jīng)進(jìn)行了超過15年的實(shí)驗(yàn)來感知人腦活動并將其直接轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)命令。這些系統(tǒng)大多涉及開放性腦外科手術(shù)，并將硬件從頭部突出，以便在實(shí)驗(yàn)室中對系統(tǒng)進(jìn)行研究。這是高度實(shí)驗(yàn)性的，只有少數(shù)人做過。

Stentrode提供了一種將電極連接到大腦的侵入性較小的方法。這個(gè)裝置被擠進(jìn)導(dǎo)管，放在頸部的頸靜脈里。從那里導(dǎo)管蜿蜒穿過血管，直到到達(dá)大腦的運(yùn)動皮層。然后它釋放支架，支架上有16個(gè)電極接觸點(diǎn)，跳出一個(gè)管狀支架后，緊貼著大腦那一部分的血管壁。

支架由一根引線連接到一個(gè)外科植入胸腔的裝置上。該裝置提供電力和數(shù)據(jù)傳輸。外部設(shè)備使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法解釋來自大腦的信號，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)命令。

在血管中的電極，而不是直接作用在腦組織上，會犧牲信號的質(zhì)量。但這足以讓這兩位參與研究的參與者在禁用預(yù)測文字的情況下，每分鐘準(zhǔn)確地輸入20個(gè)字符，并進(jìn)行網(wǎng)上購物和銀行業(yè)務(wù) -- 所有這些都不需要舉手或使用語音命令。

Photo:SynchronGraham Felsted has a stentrode implant. He is using the BCI to write his book, Technopathy for Beginners.

接受支架植入的兩名受試者患有肌萎縮側(cè)索硬化癥（ amyotrophic lateral sclerosis，ALS），也稱為Lou Gehrig病。這種情況會導(dǎo)致肌肉失去控制并癱瘓。Graham Felstead表示，能夠遠(yuǎn)程與妻子聯(lián)系并在電腦上高效工作“已經(jīng)改變了他的生活” -- 他是植入支架的兩名男子之一。

操作這個(gè)系統(tǒng)是很辛苦的。Felstead控制電腦的方法是擠壓右腿，其想法轉(zhuǎn)化為諸如左鍵單擊、右鍵單擊或縮放等命令一個(gè)單獨(dú)的眼睛跟蹤器可以讓他隨著眼睛的移動移動光標(biāo)。Felstead輸入的第一句話是“我們需要更多咖啡?！蹦壳?，F(xiàn)elstead已經(jīng)獨(dú)自使用了一年多了。

能夠在家里、實(shí)驗(yàn)室外使用腦機(jī)接口系統(tǒng)，對這個(gè)新興的研究領(lǐng)域來說是一個(gè)巨大的飛躍。BrainGate聯(lián)合會和其他組織已經(jīng)使用BCI使患有神經(jīng)疾病和癱瘓的人能夠操作平板電腦，每分鐘鍵入8個(gè)單詞，并且只使用他們的思想來控制假肢。但這些系統(tǒng)涉及到從頭骨突出的硬件，并被歸為實(shí)驗(yàn)室設(shè)置。

Elon Musk曾在8月份表示，他的公司Neuralink已經(jīng)制造了一種獨(dú)立的神經(jīng)植入物，它可以無線傳輸詳細(xì)的大腦活動，而無需外部硬件的幫助。但Neuralink目前只在豬身上展示了這種裝置。

Oxley說：“在我們把這個(gè)裝置植入人體之前，一切都是假設(shè)。Synchron下一步的行動之一是向美國食品和藥物管理局（Food and Drug Administration）申請?jiān)诿绹硟?nèi)植入該裝置的許可。

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