一名因肌萎缩性侧索硬化症(ALS)而处于完全闭锁状态的男子，由于植入了一种植入物，他已经能够与家人和护理人员交流了。该设备帮助这位无法活动任何肌肉，甚至无法睁开眼睛的患者，仅通过大脑活动与外界联系。
快速神经退化
在过去的十年里，大脑植入物和脑机接口(BCI)的结合使严重脑损伤或神经退行性疾病的人重新获得了沟通能力。这项新研究发表在自然通讯由一个国际研究团队研制，这是第一个成功用于患有如此严重的神经退行性疾病的患者。
这名患者是一名未透露姓名的男性，年近40岁，2015年8月首次被诊断出患有进行性肌肉萎缩症，这是ALS的一种变体。这种疾病发展得很快。到2015年底，他无法走路或说话，他使用眼球追踪系统与人交流。这种系统允许用户与键盘或软件环境进行交互，但其有限的效用依赖于控制眼球运动的神经元保持功能。从2017年8月开始，患者失去了凝视的能力。由于预料到他最终会失去睁眼的能力，病人的家人向他伸出了援手Ujwal Chaudhary博士以及Tübingen大学的研究人员尼尔斯·比尔鲍默。
什么是渐冻症?
肌萎缩侧索硬化症(ALS))是一种神经系统的进行性疾病。这种进行性疾病会影响产生运动的神经细胞，使患者无法自主控制用于走路和说话等动作的肌肉。目前还没有治愈这种疾病的方法，只有10%的患者在确诊后能活10年。
静止的身体是否仍然在大脑中保持运动?
乔杜里和比尔鲍默是这篇论文的共同作者，这是两年多工作的结果，使患者能够进行交流。的作者Jonas Zimmermann博士日内瓦Wyss中心的研究人员在新闻发布会上解释说，这项研究结束了一场围绕神经退行性疾病最严重阶段个体能力的持久争论。“这项研究回答了一个长期存在的问题，即完全闭锁综合征(CLIS)患者是否失去了所有随意肌肉控制，包括眼睛或嘴巴的运动，也失去了大脑生成交流命令的能力。”
2018年6月，随着患者最后剩下的肌肉控制能力恶化，该团队将他转移到他家附近的一家医院，在那里他的运动皮层被植入了两个微电极阵列。对于这位病人来说，脑部手术只是他恢复沟通能力的艰难旅程中的第一次考验。
研究过程中记录皮质内数据。资料来源:维斯中心
在这个阶段，还不清楚他是否能够完成这段旅程。有更早研究追踪了闭锁综合征(LIS)患者与BCI接口交流的能力。然而，之前没有患者在发展到CLIS阶段并失去对眼球运动的控制后能够进行交流。研究人员曾假设，一旦所有的身体运动都消失了，使运动成为可能的神经信号也会消失，以大脑为基础的交流就不可能了。
植入手术后的一天，病人开始努力证明这个理论是错误的。
Neurofeedback突破
研究小组要求患者在精神上采用他之前采用的基于眼睛的运动策略，希望即使没有运动，他们也能解码他的运动皮层发出的大脑信号将都送到了他的眼前。然而，研究小组无法检测到任何一致的信号。同样，当研究人员要求患者想象手或脚的运动时，BCI无法检测到可靠的信号。
他们拒绝放弃。在植入后的第86天，研究人员决定改变策略，采用一种基于神经反馈的新方法。比尔鲍默说:“我决定把他的手机开火的声音放给他听，这样他就能听到。188金宝搏备用．这种方法已经被使用以前在脑机接口研究中，受试者在屏幕上显示他们的细胞放电速率后，就获得了调节它的能力。
虽然他无法查看发射速率，但基于音频的方法对患者有效。比尔鲍默说:“这个策略打破了僵局。“现在，他能够控制BCI了。”
为了给病人做脑机接口手术，医生给他播放了一种与他神经活动的频率相对应的音调。当细胞增加其放电速率时，音调提高，而较低的活动产生较低的音调。再过12天，病人能够可靠地增加或减少他的神经活动，以达到两个“目标”音调中的一个。较高的音调表示“是”，而较低的音调表示“否”。这使病人能够费力地选择由BCI读出的字母，使他能够拼写单词。
通信恢复
在接下来的360天里，研究人员反复拜访患者的家，进行了几个小时的录音。这项研究因COVID-19大流行而中断，迫使一些会议远程进行，由患者的妻子控制BCI的硬件。总共记录了135次实验。
在几个月的沉默之后，病人又开始与人交流。这个过程是缓慢的——基于音频的系统意味着病人平均需要一分钟来交流一个字符——但病人坚持他的信息。第二天，病人给伯鲍默和他的团队写了感谢信。他用母语德语写了这些信息，其中包括对他的护理的指示——“每个人都必须经常在我的眼睛上使用啫喱”和“当客人来这里时，头的位置总是很高”——以及对家人的个人信息，问他年幼的儿子是否想和他一起看迪士尼的《罗宾汉》。
该系统并非完美无缺，研究也存在局限性。每天都以训练课程开始，在进行拼写课程之前，患者必须表现出将大脑活动与目标音调相匹配的能力，在这个课程中，他被允许使用BCI自由选择字母。在28天的研究中，患者无法足够可靠地击中目标音调，无法继续进行拼写课程。此外，研究人员只能使用一小部分电极通道来记录信号。研究小组在他们的论文中写道，虽然他们考虑改变从更多渠道记录的方法，但他们认为对协议的改变可能会破坏他们与患者建立的脆弱的沟通线路。
最后，系统的输出并不总是可理解的，在107天中有44天产生了完整和可理解的短语。但是，总的来说，患者设法产生了5747个作者可以解码的字符，恢复了患者原本不可能的交流。
“之前已经在瘫痪患者身上证明了bci的成功沟通。但是，据我们所知，我们的研究是第一个通过没有剩余自主活动能力的人实现沟通的研究，因此BCI现在是他们唯一的沟通手段。”
改变生活的技术
虽然目前所使用的系统在临床研究之外是不可用的，但研究人员已经对其进行了修改，使其可以在没有研究人员技术投入的情况下被家庭使用。比尔鲍默说，这项技术正在改变人们的生活。他说:“由于沟通成为可能，肌萎缩性侧索硬化症瘫痪患者的生活质量很好。”“病人们告诉我们，没有沟通是一种折磨。如果你能询问病人疼痛、症状等方面的问题，医疗标准应该会大幅提高。”
最重要的然而，来自试验的判决是病人的，他传达了他对该系统的想法。“Jungs es funktioniert gerade so muehelos，”他用德语母语写道，翻译过来就是:孩子们，这太容易了。”
参考: Chaudhary, U, Vlachos, I, Zimmermann, JB，等。通过听觉神经反馈训练，在完全闭锁的患者中使用皮质内信号的拼写接口。Nat,审稿。2022.doi:10.1038 / s41467 - 022 - 28859 - 8．
附录:
这项研究是在上下文过去对比鲍默和乔杜里的严重不当行为的调查结果。研究结果涉及之前发表在公共科学图书馆生物学．这两篇随后被撤回的文章也涉及使用大脑活动来解码完全被锁在里面的病人的思想。德国研究机构Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)发现，这些科学家未能在之前的研究中展示他们对数据和患者检查的完整分析，并做出了虚假陈述。这些指控与目前的研究结果无关，目前的研究涉及不同的方法、监督和分析。在一份致188金宝搏备用伯鲍默说，新的研究“表明所有的指控都是错误的”，并暗示即将到来的其他法律发展将进一步证明他和乔杜里之前的研究是正确的。
