脑机接口成唯一沟通方式，渐冻症晚期父亲终向4岁儿子表达爱意

杨净 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

一位连自主呼吸都不能实现的父亲，在植入电极251天后，向4岁儿子表达了自己的爱意：

I love my cool son.

这时候的他，已经处于渐冻症晚期，肌肉控制能力完全丧失，呼吸和进食都需要外部设备来维持。

换言之，日常想到的眼动、面部肌肉追踪来交流，也是不可能的。

既然如此，完全与世界隔绝交流的他，又是如何做到自如表达想法的？

脑机接口：唯一沟通方式

听觉。

对于一个需靠呼吸机来延长生命的患者来说，这是为数不多能感受外界的方式。

因此，也成为研究人员pick的沟通方式。

他们将两个3.2毫米宽的正方形电极阵列植入大脑中控制运动的皮层。

起初他们也尝试过，要求男子移动手、脚、头或者眼睛的方式，来回答“是”或者“否”的问题。

但效果并不理想。

于是3个月后，他们盯上了听觉神经反馈这一思路。

简单来说，志愿者根据听觉反馈来调节神经元放电频率。当放电频率变高时，外部可听的音调就会变高。

通过这种方式，患者一次选择一个字母组成单词和词语，以达到交流的目的。

（当音调变高，答案即为是；音调变低，答案即为否）

第1天（实验的第86天），志愿者开始尝试调节音调；到第12天的时候，已经能成功调节音调至目标音调。

第20天时，他就能通过这种方式选择字母和自由拼写了。

也正是从这时候开始，研究人员开始记录跟病人交流数据，一直到第462天。

结果就在第二天，患者就拼写词组，感谢了研究团队，过程中分成了三次拼写。

first mal moechte ich mich niels und seine birbaumer bedanken

首先我想感谢Niels和他的Birbaumer。

不过之后许多交流都跟护理有关。

头部位置很高；每个人都应该把我的手直接放在我的肚子上；妈妈的头部按摩。

除此之外，他还参与互动娱乐、提出拼写反馈建议，与妻子儿子互动等等。

现在喝啤酒；我想大声听Tool的专辑；今晚来继续拼写。

我需要保存、编辑和删除短语这些功能；打开单词识别。

可以一起看迪士尼的电影吗；明天一起吃烧烤。

在数量上，患者每天拼写字符从不到100到400多个不等，速度基本在每分钟1个字符左右。

通信速率也明显低于其他植入电极阵列的研究。

研究人员表示，因为这一系统完全基于听觉反馈，本质上肯定会比基于视觉反馈的系统慢。

但从交流的内容表示，即便是拼写速度慢，患者也能将自己的需求和愿望传达给家人。

研究团队

研究团队来自德国ALS Voice组织、图宾根大学、Wys中心，其成果登上了Nature通讯。

2018年开始，这位渐冻症患者与医疗小组展开合作，当时他的眼睛还能动。

他告诉团队，希望植入一个侵入式芯片，以保持跟家人的沟通。

接下来，研究人员将继续研究这位志愿者，不过他的拼写能力已经下降。

据称，植入物周围的伤口组织是部分原因，它可能掩盖了神经信号。与此同时，参与者的大脑也可能正在失去控制设备的能力。

但他们承诺，只要患者继续使用这个设备，他们便会继续维护它。

论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28859-8#MOESM1
参考链接：
https://www.science.org/content/article/first-brain-implant-lets-man-complete-paralysis-spell-out-thoughts-i-love-my-cool-son