对于因瘫痪而失去沟通能力的人群而言,这往往是疾病中最具毁灭性的症状之一。美国马萨诸塞州总医院(Mass General Brigham)神经科学研究所联合布朗大学研究人员,成功开发出一款实验性脑机接口(iBCI)植入设备,旨在通过高速度与高精度恢复患者的书写能力。该研究成果已发表于顶级学术期刊《自然·神经科学》。
这项基于QWERTY键盘布局的技术,模拟了手指的点击动作。在BrainGate临床试验中,两名参与者——一名肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者和一名颈椎脊髓损伤患者——在获得知情同意后,成功使用了该设备。医学博士Daniel Rubin指出,对于双手及言语肌肉均失去控制的患者,传统沟通方式往往难以维持,导致许多人被迫放弃交流。
长期以来,现有的辅助沟通技术多依赖眼球追踪,不仅速度慢,且操作繁琐,常被患者视为低效工具。BrainGate联盟集结了神经学家、工程师、神经外科医生及数学家等多领域专家,致力于解决这一痛点,开发更高效的神经康复工具。自2004年以来,该联盟在可植入脑机接口领域取得了显著进展,证明了其在恢复患者独立生活能力方面的可行性。
新型iBCI设备的工作原理是在运动皮层植入微电极传感器,当患者尝试进行特定的手指运动时,电极捕捉大脑电活动并转化为数字信号。系统通过预测性语言模型,将神经信号精准翻译为屏幕上的文字。这种“意念打字”的方式,让患者无需依赖眼球,即可通过大脑指令完成书写。
临床试验结果令人振奋。设备仅需30句短语即可完成校准,其中一名参与者达到了每分钟22个单词(约110个字符)的书写速度,单词错误率仅为1.6%。这一精度水平已接近健康人群的正常表现。更关键的是,两名参与者均能在自家环境中稳定使用设备,预示着该技术未来在家庭护理场景中的巨大应用潜力。
博士后研究员Justin Jude表示,解码手指运动不仅实现了书写功能,更为未来恢复上肢抓握等精细动作奠定了基础。他特别强调,这是现代神经科学与人工智能技术深度结合的典范。该研究获得了美国退伍军人事务部、美国心脏协会及西蒙斯基金会等多项资助,彰显了跨学科合作在推动医疗科技突破中的核心作用。
对于中国神经康复产业而言,这一突破提示了脑机接口技术从实验室走向家庭场景的可行性,国内相关企业在高精度信号解码算法及个性化交互界面设计上,可借鉴其“神经信号+AI预测”的技术路径,加速推动国产康复辅具的智能化升级。
