對於患有失語症的人來說，失去說話能力或無法輸入簡單的訊息可能意味著… 嚴重癱瘓這遠不止是生理上的限制：它意味著他們的自主權、人際關係，以及很大程度上他們的人生規劃都受到了削弱。近年來，神經技術一直致力於解決這個問題，尋求讓這些人能夠重新與人交流，而無需依賴緩慢且令人疲憊的系統。
在此背景下，一個美國研究團隊已成功測試了 植入式腦機介面 該裝置能夠將手指動作轉換為虛擬鍵盤上的文字。目前該設備仍處於實驗階段，已在兩名幾乎完全癱瘓的患者身上進行了測試，其打字速度和準確率接近健全人士。
一種能將打字嘗試轉化為字母的神經假體
這項工作由來自以下領域的科學家簽署： 麻省總醫院布里格姆神經科學研究所在波士頓，以及 布朗大學他們多年來一直在BrainGate聯盟中合作，該聯盟是一項專注於開發的計劃。 腦機介面用於癱瘓患者這項發表在科學期刊《自然神經科學》上的新研究描述了一種書寫神經假體，它不會移動遊標，而是以傳統的 QWERTY 鍵盤作為起點。
為了實現這一目標，研究人員植入了… 運動皮質中的微電極感測器大腦中負責控製手部和手指自主運動的區域。這些微電極可以偵測到當人因傷無法完成手指按鍵動作時，大腦中產生的電活動，即使患者在腦海中試圖移動手指按鍵。
參與者面前展示了一個 標準QWERTY鍵盤 並附有手指示意圖。每個字母都與特定的手指位置組合（例如，向上、向下或彎曲）相關聯。當使用者想像這些動作時，電極會收集神經訊號並將其發送到電腦系統… 翻譯成文字字符.
這個過程並沒有就此結束：解碼器的輸出會經過一個 預測語言模型類似於手機上的自動糾錯功能，它可以幫助糾正錯誤和補全單詞，使最終的句子連貫，並儘可能忠實地表達患者的意願。
以兩位重度癱瘓患者為例
試驗由兩名受試者進行。 非常嚴重的癱瘓一名參與者患有晚期肌萎縮側索硬化症（ALS），另一名參與者患有… 頸椎脊髓損傷 這導致他四肢癱瘓。他們兩人都參與了BrainGate臨床項目，並同意測試這種新型書寫神經假體。
微電極植入手術後，志工們接受了該系統的簡短訓練。培訓大約耗時約 30 個校準短語 這樣，軟體就能根據每個人的神經訊號調整其解碼演算法。之後，他們被要求僅透過手指在螢幕上顯示的虛擬鍵盤上移動來編寫資訊。
結果令人矚目，速度和準確性都非常出色。其中一名參與者達到了最高速度。 每分鐘 110 個字符這意味著每分鐘大約能打 22 個單詞，單字錯誤率為 1,6%。這個錯誤率與一個人在實體鍵盤或智慧型手機螢幕上手動打字的錯誤率相似。
第二名志願者患有晚期肌萎縮側索硬化症，需要機械通氣，他也成功了。 造出易於理解的句子 雖然速度稍慢，但他仍然透過這套系統取得了進展。就他而言，這項進展的意義尤其顯著，因為他完全喪失了說話能力，而且使用傳統的輔助技術也需要付出巨大的努力。
試驗中一個特別重要的方面是，兩名患者都能夠 在家中使用該設備而且，這項技術的應用範圍不僅限於醫院或實驗室。這表明，隨著技術的進一步發展，它可以融入日常支持系統，使重度癱瘓患者能夠在家中與家人、照護者或醫護人員進行溝通。
這種介面與現有系統有何不同？
如今，許多仍保留部分眼部控制能力的癱瘓患者依賴 眼動追蹤設備這些系統允許用戶透過在螢幕上移動視線來選擇字母或圖標，但正如患者所描述的那樣，它們速度慢、使用起來很累，而且容易出錯。在許多情況下，使用者最終會因為這些系統帶來的挫折感而放棄使用。
BrainGate 的神經假體採用了不同的方法：它不是追蹤視線或用意念移動遊標，而是專注於… 解碼手指運動嘗試 在幾乎所有識字的人都熟悉的鍵盤上進行操作。這種策略有兩個明顯的優點：一方面，它使我們能夠利用許多患者多年使用實體鍵盤所形成的運動記憶；另一方面，它便於患者伸手操作。 更高的寫入速度 比其他輔助溝通系統更勝一籌。
此外，人工智慧演算法在解碼神經訊號和建構語言模型方面的應用，有助於提高準確率，而無需使用者付出過多的認知努力。使用者無需“思考單個字母”，只需想像手指像實際打字一樣移動即可。
研究團隊表示，植入式感測器、先進的訊號處理和語言模型相結合，改變了… 腦機介面 對於某些嚴重癱瘓的患者群體而言，這已成為現有解決方案的越來越可靠的替代方案，因為他們無法從傳統系統中獲得足夠的療效。
BrainGate聯盟的角色及未來展望
這種神經假體的研發是該聯盟工作的一部分。 大腦之門國際神經科學協會（INCAA）成立於2004年，匯集了來自各個學術機構的神經科醫生、神經科學家、工程師、電腦科學家、神經外科醫生、數學家和其他領域的專家。他們的共同目標是創造能夠實現…的技術。 恢復遺失的功能 適用於患有神經系統疾病、脊髓損傷或截肢的人。
在過去的二十年中，BrainGate透過對照試驗證明，腦機介面可以用於 控制遊標、機械手臂或外部設備 這項基於腦部活動的最新研究成果，專門針對書面交流，這對於那些既喪失了說話能力又喪失了使用實體鍵盤能力的人來說至關重要。
負責此次試驗的人員強調，這項技術仍處於研究階段。諸如以下問題仍有待解決： 植入物的耐久性訊號隨時間的穩定性、手術可能帶來的風險、國內系統的易用性或其與醫療系統（包括歐洲醫療系統）融資的契合度。
即使採取了這些預防措施，該團隊仍然認為該設備為該行業在中期內的發展開闢了道路。 神經假體的商業版本 此療法適用於不同癱瘓類型的患者。該聯盟強調，學術中心和企業之間的合作是將這些實驗成果轉化為實際臨床解決方案的關鍵。
對歐洲患者的意義及即將面臨的挑戰
儘管這項研究是在美國進行的，但其影響與患有以下疾病的人直接相關： 肌萎縮側索硬化症、脊髓損傷或中風 在歐洲，包括西班牙，人口老化和神經退化性疾病的增加，使得對通訊輔助技術的需求逐年上升。
在像西班牙這樣公共醫療體系佔比很高的地區，這類發展通常不僅要評估其臨床療效，還要評估其… 成本效益及其整合能力 在神經復健網路和家庭護理中，腦機介面在家庭環境中的應用前景廣闊，前提是設備能夠簡化、組件價格降低，這將有利於其未來的普及。
展望未來幾年，研究人員提出了幾個需要改進的領域。其中之一是引入 客製化鍵盤或速記系統 這使得打字速度更快；另一種方法是利用相同的技術，透過已確定的神經活動模式，嘗試恢復上肢癱瘓患者的伸手和抓握動作。
也有人提出將這些介面與其他輔助工具（例如螢幕閱讀器、語音助理或家庭自動化設備）結合起來，目的是建構 更便利的生活環境 對於那些依賴輪椅或需要持續照顧的人來說，這一切都遵循著同一個共同點：當身體機能停止運作時，幫助患者的大腦重新與周圍世界建立聯繫。
綜合來看，這項新的臨床試驗顯示： 植入式腦機介面 它可以為重度癱瘓患者提供一種快速、準確、穩定的書面溝通方式，以便在日常生活中使用，這是朝著解決方案邁出的重要一步，這些解決方案不僅可以延長生命，還可以讓人們更加自主地生活，並有能力與他人交往。