mindBEAGLE腦機(jī)接口通過(guò)算法可幫助無(wú)法說(shuō)話、無(wú)法移動(dòng)的人發(fā)聲

有些人陷入生活中最令人恐懼的困境之一：有認(rèn)知意識(shí)，但身體無(wú)法移動(dòng)、無(wú)法說(shuō)話、眨眼或以任何方式交流，一個(gè)奧地利組織正在使用腦機(jī)接口技術(shù)來(lái)幫助這類人。該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商“g.tec醫(yī)療工程”正在將該系統(tǒng)商業(yè)化，并在近日于華盛頓召開(kāi)的神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上召開(kāi)了解釋性研討會(huì)。

該工具能夠使患有被稱為“閉鎖綜合征（locked-in syndrome）”的人們，可以通過(guò)他們的思想回答一些簡(jiǎn)單的例如是或否的問(wèn)題。這種技術(shù)可以幫助清醒狀態(tài)下無(wú)法做出反應(yīng)的人進(jìn)行交流，但是對(duì)那些處于昏迷狀態(tài)、沒(méi)有認(rèn)知功能的人沒(méi)有作用。

該系統(tǒng)被稱為mindBEAGLE，其依靠腦電圖（EEG）來(lái)檢測(cè)大腦活動(dòng)，然后通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)解釋大腦活動(dòng)表達(dá)的意思 – 這是一種稱為腦機(jī)接口或BCI的通信形式。 在mindBEAGLE系統(tǒng)中，用戶在他們的頭上佩戴具有16個(gè)電極的EEG帽。 他們手上還佩戴一種手振動(dòng)馬達(dá)，通過(guò)響應(yīng)他們的左側(cè)或右側(cè)的震動(dòng)，用戶可以建立起區(qū)分“是”或“否”的測(cè)量方法。

然后向使用者詢問(wèn)是或否的問(wèn)題?；卮饡r(shí)，使用者將注意力集中在震動(dòng)的那只手上，左手為“是”，而右手是“否”。EEG腦電圖帽檢測(cè)該任務(wù)產(chǎn)生的大腦活動(dòng)。 g.tec首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人克里斯托夫?古格（Christoph Guger）表示，這其中最重要的信號(hào)是p300s，即人對(duì)一個(gè)需要關(guān)注的罕見(jiàn)事件做出反應(yīng)時(shí)發(fā)生的腦電波。

由Guger和他的團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練的算法然后可識(shí)別使用者的p300波及其與右手或左手的關(guān)聯(lián)。電腦因此閃爍著“是”或“否”的字眼，焦急等待的親人由此可以看到回答。每個(gè)問(wèn)題大約需要38秒。

在一項(xiàng)針對(duì)閉鎖綜合征患者的研究中，根據(jù)g.tec和意大利巴勒莫大學(xué)的研究，12人中有9人能夠使用BCI系統(tǒng)進(jìn)行交流，平均每十個(gè)問(wèn)題中就有八個(gè)能夠正確回答。此外，閉鎖綜合征最嚴(yán)重形式的三名患者中的兩名（稱為完全閉鎖綜合征）可以使用該系統(tǒng)以大約80%的準(zhǔn)確度進(jìn)行通信。

被“閉鎖”的人通常由于創(chuàng)傷性腦損傷、中風(fēng)、藥物過(guò)量或神經(jīng)退行性疾病如肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）后達(dá)到該狀態(tài)。

后者的案例是意大利巴勒莫的一位女性卡梅利娜（Carmelina），她的神經(jīng)退行性疾病使她無(wú)法移動(dòng)身體的任何部位或以任何方式回應(yīng)，這種狀態(tài)已經(jīng)超過(guò)三年。 卡梅利娜的女兒說(shuō)，她不確定她的母親是否能聽(tīng)到她的聲音。于是，她通過(guò)用mindBEAGLE系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)媽媽確實(shí)可以理解?，F(xiàn)在，卡梅利納的家人更多地拜訪她，他們閱讀書(shū)籍來(lái)與她溝通，并與她有更多的互動(dòng)。

除了幫助家庭外，這項(xiàng)技術(shù)還可以幫助病人明確自己的意愿和同意接受治療，幫助醫(yī)生做出決定。Guger表示，一位有客觀證據(jù)認(rèn)知的醫(yī)生可能會(huì)“更多地關(guān)注患者，或者改變策略或藥物”。

Guger指出：“認(rèn)知評(píng)估通常是在腦損傷后不久進(jìn)行的，這決定了你今后將被如何治療?！钡?，當(dāng)病人疲倦的時(shí)候，最初的評(píng)估可能會(huì)有誤差。更頻繁的評(píng)估將有助于在一天或一天中的好時(shí)間檢測(cè)到患者的意識(shí)，揭示他們意識(shí)的真實(shí)程度。

羅馬圣盧西亞基金會(huì)的神經(jīng)電影成像和BCI實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種類似的BCI系統(tǒng)來(lái)解讀植物人或最低意識(shí)狀態(tài)人們的想法。Wyss日內(nèi)瓦生物與神經(jīng)工程中心利用功能近紅外光譜儀（fNIRS）開(kāi)發(fā)了閉鎖患者的BCI工具。

Guger說(shuō)g.tec的系統(tǒng)是第一個(gè)這樣的商業(yè)化BCI系統(tǒng)。它的協(xié)議很容易重復(fù)，所以系統(tǒng)可以在任何地方部署，包括在病人的家中，在訓(xùn)練有素的技術(shù)人員的幫助下。他的公司上個(gè)月在紐約奧爾巴尼的健康科學(xué)大學(xué)開(kāi)設(shè)了一家新工廠。該中心的工作人員將對(duì)中風(fēng)患者進(jìn)行治療和康復(fù)，并對(duì)其他閉鎖綜合征患者進(jìn)行家訪。 該公司還有兩個(gè)這樣的中心，一個(gè)在奧地利，另一個(gè)在西班牙。