对于因神经系统疾病或脊髓损伤导致瘫痪的患者而言,丧失沟通能力往往是最具毁灭性的后果之一。面对这一严峻挑战,美国科研团队开发出一项实验性技术,有望彻底改变瘫痪患者的表达方式。
来自马萨诸塞州总医院神经科学研究所与布朗大学的研究人员合作,研发了一种名为iBCI的实验性脑机接口植入设备,专用于辅助书写。该系统旨在将神经元信号实时转化为文本,使瘫痪患者能够通过解读大脑活动重新获得书写能力。
相关研究成果已发表于《自然·神经科学》期刊,详细记录了首次临床试验及设备的运作机制。此次试验在BrainGate研究联盟的框架下进行,共有两名志愿者参与,他们分别患有肌萎缩侧索硬化症(ALS)和颈椎脊髓损伤,均因手部或言语肌肉失控而面临严重的沟通障碍。
研究共同作者丹尼尔·鲁宾医生指出,当患者同时失去手部运动和言语能力时,沟通往往变得极其困难甚至不可能。目前,许多瘫痪患者依赖眼动追踪技术,通过眼球移动逐个选择字母。然而,这种方法存在显著局限:速度缓慢、对视觉专注度要求极高,且操作复杂,导致许多患者最终放弃使用。
新型神经假肢iBCI通过结合脑传感器、计算处理与语言模型实现突破。其工作流程包括:在运动皮层植入微电极传感器;展示虚拟QWERTY键盘,将字母与特定手指动作关联;记录患者尝试手指运动时的大脑电活动;将神经信号转化为字符;最后由预测性语言模型生成连贯信息。
临床试验结果显示,该设备仅需30句短语即可完成校准,最高书写速度达每分钟110个字符(约22词),单词错误率仅为1.6%。研究人员表示,这一精度水平已接近健康人群的书写标准。更令人振奋的是,患者在家中即可使用该系统,预示着该技术未来有望在家庭环境中普及。
博士后研究员贾斯汀·朱德指出,解码模拟手指运动只是第一步,未来该技术或可帮助瘫痪患者恢复上肢的抓握与伸展功能。随着个性化键盘等新技术的引入,系统性能还将进一步提升。这一进展彰显了现代神经科学与人工智能协同创新,为瘫痪患者重获沟通与独立生活能力带来的希望。
对中国医疗科技从业者而言,该案例表明脑机接口正从实验室走向临床实用化,尤其在神经康复领域具备巨大商业化潜力,值得国内企业在神经信号处理算法与家庭化医疗设备开发上加大投入。
