这种植入物让他们的头脑瘫痪的人类型

这种植入物让他们的头脑瘫痪的人类型

大脑与计算机的连接最近允许患有严重肢体无力的人通过直接的大脑控制以最高的速度和准确性水平进行打字。

两名参与者有肌萎缩侧索硬化症,也称为Lou Gehrig病,一名患有脊髓损伤。

他们每个人都有一个或两个婴儿阿司匹林大小的电极阵列放置在他们的大脑记录运动皮层,控制肌肉运动的区域的信号。 通过电缆将信号传输到计算机,并通过算法将其转换成点击命令,将光标指向屏幕键盘上的字符。

每个参与者在经过最少的训练之后,掌握了足够的技术来超越任何先前的脑机接口或BCI测试的结果,以加强具有类似受损运动的人的交流。 值得注意的是,他们实现了打字速度,而没有使用电子键盘应用程序中常见的自动填词辅助,这可能会提高他们的表现。


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一位参与者,加利福尼亚州门洛帕克的Dennis Degray能够每分钟输入39正确的字符,相当于每分钟八个字。

研究人员说,这种点击式的方法可以适用于包括智能手机和平板电脑在内的各种计算设备,而无需大量修改。 他们的研究结果出现在期刊上 e生活.

“这就像我曾经玩过的最酷的视频游戏之一。 而且我甚至不用把四分之一放在里面。“

斯坦福大学神经外科教授贾米·亨德森(Jaimie Henderson)表示:“我们的研究成功标志着提高瘫痪患者生活质量的重要里程碑。”他在斯坦福医院进行了三项器械植入手术中的两项。 第三次在马萨诸塞州总医院进行。

电动工程教授克里希纳·谢诺(Krishna Shenoy)表示:“这项研究报告的速度和准确度最高,比之前显示的要高三倍。 “我们正在接近你能够在手机上输入文字的速度。”

前任博士后学者Chethan Pandarinath说:“表演真的很令人兴奋,现在在埃默里大学和乔治亚理工学院联合任命生物医学工程助理教授。 “我们正在实现通信速度,许多手臂和手麻痹的人会觉得有用。 这是制造适合真实世界使用的器件的关键步骤。“

Shenoy的实验室开创了用于解码由运动皮层中的神经细胞发射的复杂电信号的算法,该运动皮层是大脑的运动指挥中心,并将其实时转换为通常由脊髓和肌肉执行的动作。

博士后学者Paul Nuyujukian说:“这些高性能的BCI算法在人体临床试验中的应用表明,这一类技术有可能恢复与瘫痪患者的交流。

“我正在雨中取出垃圾”

数百万瘫痪的人生活在美国。 有时他们的瘫痪会逐渐发生,就像ALS一样。 有时它会突然到来,就像Degray的情况一样。

现在64,Degray在10和2007的十月份变得四肢瘫痪,当时他跌倒并且经历了一次改变生活的脊髓损伤。 他说:“我正在雨中取出垃圾。 一手拿着垃圾,一手拿回垃圾,他滑到草地上,落在下巴上。 这种影响使他的大脑无法工作,但严重伤害了他的脊椎,从头顶下切断了大脑和肌肉组织之间的所有交流。 他说:“我在锁骨下面什么都没有发生。

去年8月,Degray在亨德森的手中接受了两种植入物植入物2016。 在随后的几次研究中,他和另外两名经历类似手术的研究参与者被鼓励尝试或可视化期望的手臂,手和手指运动的图案。 由运动皮层产生的神经信号通过嵌入式记录设备进行电子提取,传送到计算机,并由Shenoy的算法转换为将键盘上的光标指向参与者指定字符的命令。

快速的棕色狐狸

研究人员测量了患者能够正确复制短语和句子的速度 - 例如“快速的棕色狐狸跳过懒惰的狗”。平均速率是Degray每分钟7.8字,每分钟6.3和2.7字,分别为另外两名参加者。

在研究中使用的研究系统,称为BrainGate神经接口系统的皮质内脑机接口,代表最新一代的BCI。 先前的几代人首先通过放置在头皮上的电导线来拾取信号,然后通过外科手术将其定位在颅骨下面的大脑表面。

脑皮质BCI采用的是一个刚刚超过六分之一平方英寸的微型硅芯片,从中突出了穿过大脑四分之一厚度的大脑的100电极,并进入运动皮层中单个神经细胞的电活动。

亨德森将神经感测的分辨率与老一代BCI相比,提高了分辨率,而不是把它们放在天花板上,而是把声音表放在演播室观众的个别成员身上,“所以你可以说得有多难观众中每个人的速度有多快。“

24 / 7无线系统

Shenoy预测,当一个自我校准的,完全植入的无线系统可以在没有看护人员协助的情况下使用时,这一天将会比10年后的时间更接近五年,不会有任何表面上的影响。 并可以全天候使用。

他说:“我看不到任何难以克服的挑战。 “我们知道我们必须采取的步骤才能到达那里。”

谁继续积极参与研究,Degray知道如何在事故之前打字,但没有专家。 他用一个电子游戏爱好者的语言描述了他新发现的实力。

他说:“这就像我曾经玩过的最酷的视频游戏之一。 “而且我甚至不用把四分之一放在里面。”

斯坦福大学的研究助理Christine Blabe也是一位研究合着者,还有来自麻省总医院和Case Western大学的BrainGate研究人员。

资金来自美国国立卫生研究院,斯坦福大学博士后办公室,Craig H. Neilsen基金会,斯坦福大学医学科学家培训项目,斯坦福大学BioX-NeuroVentures,斯坦福神经创新和转化神经科学研究所,斯坦福大学神经科学研究所拉里和帕梅拉·加里克,塞缪尔和贝特西·里夫斯,霍华德·休斯医学研究所,美国退伍军人事务部,美国医学院院长心房颤动和卒中综合研究院和麻省总医院。

斯坦福大学技术许可办公室拥有在Shenoy实验室进行的与BCI相关的皮层间工程技术进步方面的知识产权。

The source for this article is from Bruce Goldman for 斯坦福大学

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