通过手术将脑机接口(BCI)植入一名肌萎缩性侧索硬化症(ALS)患者的大脑，成功地将大脑信号转化为计算机指令, 根据约翰霍普金斯大学医学研究人员与约翰霍普金斯大学应用物理实验室合作进行的一项新研究.

脑机接口是一种可以将大脑信号转化为计算机指令的设备.

这项研究的结果于10月10日发表. 25 in 先进的科学, 在三个月的时间里，计算机指令可以准确地从大脑活动中翻译出来，而不需要重新训练或重新校准BCI算法.

为了研究, 通过手术将脑机接口(称为皮质com)植入ALS患者负责语言和上肢功能的大脑区域表面, 一种进行性神经系统疾病，导致肌肉无力，丧失运动和语言功能. 62岁的蒂姆·埃文斯在2014年被诊断出患有ALS，并出现了严重的语言和吞咽问题. 他说得很慢，但大多数人很难听懂他的话.

通过使用脑机接口和一种特殊的计算机算法来训练将他的大脑信号转换成计算机命令, 埃文斯能够自由可靠地使用一组六个基本命令, 下来, left, right, 进入和返回)来导航通信板上的选项，以控制房间灯和流媒体电视应用等智能设备.

“而过去对言语脑机接口的研究主要集中在沟通上, bet8九州下载的研究解决了直接控制智能设备的需求,” Nathan Crone, m.s.D.约翰霍普金斯医学院的神经学教授，该研究的资深作者. BCI仅从神经信号中就能准确地识别出一组6个命令, 这让蒂姆可以在不需要语言模型的情况下导航通信板和控制家用设备来修复错误.”

它是如何工作的

2022年夏天， 威廉·安德森，M.D., Ph.D., M.A.神经外科教授 查德·戈登，D.O., 整形外科教授, 他们都来自约翰霍普金斯大学医学院, 在埃文斯的大脑表面放置了两片柔软的塑料平板电极. 电极片有大邮票那么大，每个电极片都用来记录成千上万个脑细胞(神经元)产生的电信号。.

埃文斯与研究小组合作了几个星期，训练脑机接口识别他独特的大脑信号, 大声重复出现在屏幕上的六个命令. 一旦脑机接口的深度学习算法得到训练, 埃文斯被要求发出同样的口头命令来实时控制一个通讯板, 通常每天约五分钟，持续三个月.

虽然蒂姆的演讲对大多数人类听众来说很难理解, 脑机接口能够准确地将他的大脑活动转化为计算机指令, 允许他以自己的速度浏览和选择交流板上的项目,罗世玉说, 约翰霍普金斯大学生物医学工程专业的研究生，也是该论文的第一作者. 此外，蒂姆能够表达他的感受或他想要什么.”

在测试, 研究人员发现，同时使用大脑运动和感觉区域的信号效果最好. 与嘴唇运动有关的大脑区域, 舌、颌对脑机接口性能影响最大, 并在三个月的研究中保持一致, 对脑机接口正常可靠地工作起着至关重要的作用, 罗说.

不同的方法

克劳恩说, 与许多其他脑机接口研究不同, 这种方法使用了不穿透大脑的电极, 这使得研究小组能够记录来自大脑表面的大量神经元，而不是单个神经元.

“bet8九州下载的研究令人惊讶的是，准确性并没有随着时间的推移而改变, 第1天的效果和第90天一样好,老妪说。. “bet8九州下载的研究结果可能是实现重度瘫痪患者在家中独立使用语音脑机接口潜力的第一步.”

Crone说，不需要重新训练BCI算法意味着这种方法可能允许参与者随时随地自由使用BCI，而无需持续的研究人员干预. 

“在未来, 希望这意味着严重瘫痪的参与者可以通过打开灯，只使用大脑信号就能看电视新闻来开始新的一天,克劳恩补充道.

接下来是什么

这项研究的一个局限性是用于解码语音的词汇有限. Crone说，虽然他们采用的六个命令既直观又足以控制基于网格的应用程序, 更全面的词汇表可以减少执行更广泛任务所需的时间.

目前, 克罗恩和他的团队正在与埃文斯合作进行一系列其他研究，以扩大脑机接口可以从他的大脑信号中获取的词汇量. 该团队还致力于将神经信号直接转化为声学语音. 他们正在积极招募患者进行临床试验，研究脑机接口系统对运动和沟通障碍患者的作用.

“这是脑机接口领域一个非常激动人心的时刻，”克龙说. “对于那些由于各种神经系统疾病而失去沟通能力的人, 保留或恢复他们与家人和朋友沟通的能力是很有希望的. 但要把这项技术带给所有可以使用这项技术的bet8九州下载，还有很多工作要做.”

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Crone和Luo都可以接受采访. 埃文斯整个星期都在接受测试，媒体可以拍摄或拍照. 

其他研究作者包括Miguel Angrick, 克里斯托弗·库根, 丹尼尔Candrea, 金伯利Wyse-Sookoo, Samyak沙, Qinwan拉巴尼, 亚历山大·韦斯, 威廉•安德森, 多娜蒂, 尼古拉斯Maragakis, Lora Clawson and Hynek Hermansky from the Johns Hopkins University 医学院; Griffin Milsap, 布洛克西行, Francesco Tenore and Matthew Fifer from the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory; and Nick Ramsey and Mariska Vansteensel from University Medical Center Utrecht Brain Center in the Netherlands.

这项研究是由美国国立卫生研究院资助的.