脑机接口如何通过手写恢复瘫痪患者的交流能力?

脑力书写:解锁大脑通信的新可能

科技前沿再次刷新了界限,科学家们研发出一项革命性的脑机接口(BCI)系统,旨在通过古老却强大的交流方式——手写,为脊髓损伤和神经系统疾病患者如肌萎缩侧索硬化症(ALS)的交流能力带来突破。这项发表在《自然》杂志上的研究,由美国国立卫生研究院(NIH)资助,借助BRAIN计划和NINDS、NIDCD的共同支持,标志着神经技术的一大进步。


研究人员聚焦于大脑中负责精细运动的区域,通过植入的电极阵列,他们记录了参与者在想象手写每个字母时产生的独特脑电信号。这项技术在一名瘫痪患者身上展现出显著优势,其BCI系统不仅能更准确、高效地识别神经模式,还能让患者无需手动操作,实现快速打字交流。


“这项研究标志着BCI和机器学习技术的一个重要里程碑,它揭示了大脑如何控制复杂的沟通过程,”NIH BRAIN Initiative 主任 John Ngai 博士强调,“这些进展为改善神经损伤患者的生活质量提供了坚实基础。”


即使在脊髓损伤导致运动受限的情况下,大脑的这部分功能并未丧失。利用类似技术,BCI已能通过机械臂等设备恢复运动控制。正如Howard Hughes医学研究所的Krishna Shenoy博士所言:“恢复丧失的独立性,让人们能与他人及设备无缝互动,是这项研究的核心目标。”


参与者通过复制屏幕上展示的字母,如26个小写字母和特定符号,训练BCI识别特定神经模式。经过训练,他们能够实时“书写”句子,速度达到每分钟约90个字符,接近智能手机打字的水平。这种灵活性为恢复沟通能力带来了关键突破。


Shenoy博士团队计划将这项技术扩展到更多领域,包括为晚期ALS患者测试直接书写功能,以及增加字符选项,如大写字母和数字。BrainGate2临床试验,这一国际性合作项目,正致力于将BCI技术推向新的高度,连接人的大脑与计算机,为更多瘫痪者打开沟通的大门。


“沟通是社会互动的核心,”NIDCD主任Debara L. Tuch博士指出,“对于语言和身体障碍者,这是一项至关重要的进展,它可能打破孤立,提升他们的生活质量。”


随着技术的不断演进,Shenoy博士团队的创新正在重塑我们对大脑潜力的认知,为那些曾经难以言说的群体带来了希望。未来,我们期待BCI技术在更多领域展现其力量,解锁人类沟通的新可能。



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