科学家解密控制瘫痪肢体的脑活动

 
 
科学家解密控制瘫痪肢体的脑活动  
 

本报讯 科学家发明了一种可以分析四肢瘫痪患者大脑活动的深度学习算法。该算法已被用于向患者的前臂肌肉传递刺激，从而恢复肢体的运动功能。

慢性瘫痪患者的生活质量可通过脑机接口加以改善。脑机接口可将控制运动的中枢神经系统回路和辅助设备（例如计算机光标或机器人设备）连接起来。近来，脑机接口已被用于绕过脊髓损伤，直接通过肌肉刺激恢复瘫痪肢体的功能。虽然这种方法前景可观，但要实际应用仍面临一定障碍，比如需要准确快速地响应，能够提供多种功能以及根据需要进行有效的日常重新校准。

美国俄亥俄州巴特尔纪念研究所的Michael Schwemmer及同事用两年时间收集了四肢瘫痪患者执行“想象的”手臂和手部运动时的皮质脑活动记录。他们向患者运动皮层植入微极阵列，通过侵入方式长期收集患者大脑活动信息。这些微极以高时空分辨率直接采样神经元活动。根据这个大型数据集，他们使用深度学习方法开发了一种脑机接口解码器，可以准确、快速而持久地运行，并且会学习新功能——基本不需要再训练。研究人员在近日在线发表于《自然—医学》的报告中表示，该解码器可用于控制刺激设备，实时恢复患者瘫痪的前臂活动。

他们指出，虽然示例患者可以使解码器抓取和操纵物体，但这种方法是否适用于其他患者，是否支持更长久的实际应用，还有待进一步的验证。他们表示，未来的研究应该调查是否可通过实际应用中产生的训练数据而非在受控的实验室条件下获得的训练数据生成类似功能的解码器。（晋楠）