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脑机接口帮助闭锁综合症患者发声  

2008-12-01 07:52:50|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一位失去活动能力和交流能力的患者脑中植入了一片电极,这块电极片让他能够想到一个元音,语音合成器就能帮助他发出声音来。

 

研究者们说,今后,这项技术可以让类似的患者们用大脑发出的信号来完整说出一个句子。

 

脑机接口帮助闭锁综合症患者发声 - 科学美国人 - 环球科学

一位瘫痪患者通过一块电极片使用语言合成器

 

马萨诸塞州波士顿大学的弗兰克?耿瑟尔(Frank Guenther)和他的同事们对闭锁综合症的患者身上进行了研究,患有这种疾病的患者几乎是完全瘫痪的,通常情况下,他们只能眨眨眼睛,但是他们的意识是完全清楚的。

 

耿瑟尔和他的研究小组首先必须确认闭锁综合症患者的大脑是否能够发出和正常人一样语言信号。当患者试图发音的时,他们用功能性核磁共振对其大脑进行了扫描。

 

研究者们非常欣喜的发现,大脑发出的信号都是一样的,随即,他们在患者大脑中语言中枢区植入了电极片。这种电极片是菲利普?肯尼迪(Philip Kennedy)设计的,他是一名乔治亚州德卢斯的神经信号(Neural Signals)公司的神经学专家。电极片会留在大脑中一段时间。

 

这种电极片跟其他的脑机接口片不太一样,其他的脑机接口片通常是在头骨上的,而这种电极片是在特定的脑部区域的,这意味着电极片可以移动,那么每次想要记录相同的神经细胞信息,或者想让它好几个月保留在同一区域都是相同困难的。

 

耿瑟尔小组所使用的电极包含了神经营养因子,它会促使神经细胞围绕着电极或者深入电极生长,使电极在特定的地方固定,从而更长时间的记录同样的神经细胞信息。

分析信号

耿瑟尔用了15年的时间研制出了一套电脑语音模型,这种模型能够解读大脑发出的信号,并且确认它所想要发出的声音。11月19日,在华盛顿召开的神经系统科学学会的会议上,耿瑟尔展示了这一研究成果。

 

到目前为止,患者已经能够“准确的发出三个元音”,耿瑟尔说道,而且发音速度与平时相同。

 

 “我们的远期目标是在五年内,让患者们能够通过语言脑机接口直接说出单词”,耿瑟尔说道。

 

现在,大多数的脑机接口都是通过大脑中特定部位的信号来控制人的运动,包括假肢,甚至自己的手臂,这已经从最新的在猴子上的试验证明了。据耿瑟尔说,这是第一款专门为语言设计的脑机接口。

大声“想”出来

多瑞娜?帕帕乔瑞欧(Dorina Papageorgiou)是一位神经学专家,她在德克萨斯州休斯顿安德森癌症中心工作,主要负责功能性核磁共振的信号解码工作,他指出“这项研究在脑机接口语言输出方面具有划时代的意义。”

 

但是大脑的语言信号也可以被放置于脑外的电极所破解,比如放在头骨上,或者通过功能性核磁共振,帕帕乔瑞欧的工作就包括了这部分,而且她相信,对于许多患者来说,非植入性的方法也是对于脑内电极来说是更好的选择。

 

耿瑟尔和他的同事们他们非常荣幸能够参与这项研究。“我们多年来的研究,这是第一次被运用于实际,并使患者的个人能力得到了提升。”

 

这项研究也受到患者们的赞扬, “当我们第一次去安装这个系统的时候,他非常的兴奋,你可以从他不自觉的动作上看出来,他试着一直看着我们,”耿瑟尔说道,患者的父亲也告诉研究小组:“这真的是提高他生活质量的一个途径。”

 

下一步,研究小组将让他们的电脑解码器能够识别出辅音,这样病人们就能够发出完整的单词了,甚至是句子。他们同样也希望,随着科技的发展,他们能够在下一位患者脑中植入更多的电极,从而传输更详细的信号。(环球科学编译邹蜜)

 

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黑掉你的大脑(《环球科学》2008年12期)

 

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