脑机接口之前允许快速、准确打字的人瘫痪

临床研究出版物由斯坦福大学的研究人员已经证明brain-to-computer装置可以使人们通过直接与瘫痪输入大脑控制在最高速度和精度水平据报道日期。

这份报告涉及与严重肢体weakness-two三个研究参与者肌萎缩性脊髓侧索硬化症也叫卢伽雷氏症,和一个从脊髓损伤。他们每个人都有一个或两个baby-aspirin-sized电极阵列放置在他们的大脑运动皮层记录信号,一个地区控制肌肉运动。这些信号通过电缆传输到电脑和翻译的算法为指导游标指向-点击命令字符在屏幕键盘。

每个参与者,在最小的训练,掌握了技术足以超越以往任何测试的结果的脑-机接口,或者好像,加强沟通的人同样受损的运动。值得注意的是,这项研究的参与者实现这些输入率不使用自动完成援助如今常见的电子键盘输入应用程序,这可能会促进它们的性能。

加州门罗公园的一个参与者,丹尼斯Degray,能够每分钟类型39正确的字符,相当于每分钟8字。

的一个重要里程碑

这种指向-点击的方法可以应用于各种各样的计算设备,包括智能手机和平板电脑,没有实质性的修改,斯坦福大学的研究人员说。

“我们的研究的成功标志着一个重要的里程碑的道路上改善瘫痪患者的生活质量,”杰米亨德森说,医学博士,神经外科教授两三个device-implantation执行程序。第三次发生在马萨诸塞州综合医院。

亨德森和Krishna Shenoy博士电气工程教授,这项研究的文章的第二作者,将在2月21日在网上发表eLife。主要作者是前博士后学者Chethan Pandarinath,博士和博士后学者保罗•Nuyujukian医学博士,博士两人花了超过两年全职工作项目在斯坦福大学。

“这项研究报告的最高速度和准确性,是由三个因素造成的,在被证明之前,“谢诺伊说,霍华德休斯医学研究所研究员,是追求BCI发展了15年,自2009年以来与亨德森。“我们接近的速度你可以输入文本在你的手机。”

“性能非常令人兴奋,”Pandarinath说,他现在有一个联合任命埃默里大学和佐治亚理工学院生物医学工程助理教授。“我们实现通信率,很多人用胳膊和手麻痹会发现有用的。这是一个关键的步骤让设备可以适合实际使用。”

谢诺的实验室开创了算法用于解码的复杂截击电信号被运动皮层神经细胞,为运动大脑的指挥中心,在实时转换成行动通常执行的脊髓和肌肉。

“这些高性能BCI算法用于人体临床试验证明了这类技术的潜在恢复通讯瘫痪的人,“Nuyujukian说。

改变人生的事故

数以百万计的瘫痪患者居住在美国。有时他们的逐渐瘫痪时,发生在肌萎缩性侧索硬化症。有时会突然到来,就像Degray一样。

现在64年,Degray成为四肢瘫痪的10月10日,2007年,当他和持续的改变人生的脊髓损伤。“我倒垃圾在雨中,”他说。用一只手握住垃圾和回收,他滑倒在草地上,落在他的下巴。影响了他的大脑,但脊椎严重受伤,切断所有他的大脑和肌肉之间的通信的低着头。

“我没什么锁骨以下,”他说。

Degray收到两个设备植入亨德森2016年8月的手。在随后的几个研究会议,他和其他两个研究参与者经历了类似的手术,被鼓励尝试或可视化模式所需的手臂,手和手指的动作。产生的电子运动皮层的神经信号提取的嵌入式录音设备,传输到电脑并由谢诺的算法翻译成命令指挥一个光标在屏幕键盘participant-specified字符。

研究人员测量的速度患者能够正确复制短语和审判的例子,“那只敏捷的棕色狐狸跳过了懒惰的狗。”Average rates were 7.8 words per minute for Degray and 6.3 and 2.7 words per minute, respectively, for the other two participants.

一个小小的硅片

使用的临床实验系统在这项研究中,一个名为“大脑之门”神经的皮层脑机接口的接口系统,代表了最新一代的好像。前几代拿起信号首先通过导线放置在头皮上,然后通过手术定位在大脑的颅骨表面以下。

皮层BCI使用微小的硅片,刚刚超过六分之一英寸广场,伸出100个电极穿透大脑大约四分之一的厚度,利用单个神经细胞的电活动运动皮层。

亨德森将由此产生的改进解决神经传感、比老一代的bci,发放的掌声米个人工作室的成员的观众而不是他们驻扎在天花板上,“所以你可以告诉多么困难和速度每个人观众鼓掌。”

谢诺伊说,天将更接近5到10年后,他预测当self-calibrating,完全植入无线系统可以使用没有照顾者的帮助,没有化妆的影响,可以使用。

“我看不出任何不可逾越的挑战。”他说。“我们知道我们必须采取的步骤。”

Degray,继续积极参与研究,知道如何类型事故,但之前没有专家。他描述了他的新发现实力的语言游戏爱好者。

“这就像是一个最酷的视频游戏我玩,”他说。“我甚至不需要把一个季度。”

该研究的结果是长期合作的高潮,亨德森和谢诺和多机构研究财团称为“大脑之门”。雷,医学博士,神经学家和马萨诸塞州总医院神经学家布朗大学和VA康复Neurorestoration和脑科学研究和开发中心在普罗维登斯,罗得岛,指导飞行员“大脑之门”系统的临床试验和研究的合著者。

“这不可思议的合作继续发展中强大的新天地,直观,灵活的神经接口,我们都希望会有一天恢复通信,移动和独立的人神经系统疾病或受伤,“Hochberg表示。

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