依靠脑机接口,患者已经能表达出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好”等语言,实时解码准确率提升至52%。
昨日(20日),首都医科大学宣武医院宣布,在医院院长、国家神经疾病医学中心主任赵国光教授的带领下,成功为一名67岁的渐冻症患者完成了脑机接口植入,让失语的她恢复了一定的语言交流能力。
这是全球首例“无线植入式中文语言脑机接口”手术,也是继复旦大学附属中山医院、华山医院团队通过脑脊接口,成功让瘫痪者恢复一定的行动功能后,我国科学家在相关领域的又一大突破。
术后半个月,这名患者已能通过实时解码表达出语言,并展现出了语言恢复的潜力。“这一创新性成果,标志着脑机接口在语言功能恢复领域迈出关键一步,为因渐冻症、卒中等众多原因导致失语的患者,提供了全新的治疗方式。”宣武医院称。
患者正在接受语言解码训练,图源:宣武医院微信公众号
此次使用的脑机接口系统,是由北京脑科学与类脑研究所,及其牵头成立的北京芯智达公司共同研发的“北脑一号”。早在去年年初,团队就表示正在积极开展研究者发起的临床研究,目标是运动与语言障碍的功能替代与康复等。
而这名67岁的患者,也成为了研究的第一位“失语受试者”。2023年,她在宣武医院被诊断为渐冻症,随着疾病进展出现了极重度构音障碍,与外界的语言沟通严重受限。
作为一种持续进展、不可逆的神经系统退行性疾病,渐冻症患者将逐渐失去语言及肢体功能,目前没有有效的治疗手段。脑机接口,也成了她恢复交流能力的最大希望。
“语言”脑机接口,通俗而言是要提前定位出患者的语言功能区,通过植入脑机芯片提取他们“内心所想”。虽然患者无法开口说话,但实时采集的神经信号随后传导至外部设备,并解码产生对应的文字。
手术于3月5日进行,在神经外科手术机器人辅助下,赵国光率队采取了半侵入脑机技术路径,将含有128个通道的高密度电极放入患者的硬脑膜外。
赵国光团队开展全球首例无线植入式中文语言脑机接口手术,图源:宣武医院微信公众号
植入大脑的柔性电极用于采集语言信号,同时,赵国光团队还在患者颅骨表面嵌入了硬币大小的主控与信号传输装置,以实现无线供电与信号传输。术中测试及术后开机均显示,信号采集质量良好。
据宣武医院介绍,术后第9天,患者开始接受语言的解码训练。结果显示,仅经过3小时的训练,她试图表达62个常用字词时,实时解码准确率已达34%。
目前,依靠脑机接口“翻译”,她已经能表达出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好”等语言,实时解码准确率提升至52%。此外,在具备简单语言交流能力的基础上,患者还展现出显著的语言恢复潜力。
值得一提的是,“北脑一号”针对“瘫痪者”的临床研究也在早些时候完成。2月27日,北京大学第一医院神经外科主任伊志强主刀,为一名四肢瘫痪的患者植入了该系统。
与“宣武患者”不同,在北大一院,“北脑一号”采集了患者的运动信号,经无线传输后,外部机械臂收到了来自患者大脑的实时指令,帮他“拿起了水壶”“把水倒入杯子”“将杯子举到嘴边”......
而在昨日,“北脑一号”的第三例植入手术也在北京天坛医院顺利完成,患者恢复情况良好。
北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏在接受采访时表示,“‘北脑一号’成功植入3位患者的大脑皮层,标志着中国自研无线皮层脑机接口,植入人脑的通道数破世界纪录。”
这不是学界第一次尝试运用脑机接口技术,让“失语者”重建语言交流功能。
2021年7月,加州大学旧金山分校神经外科Edward Chang教授团队就通过脑机接口技术,帮助一位瘫痪超过15年的男子恢复了“说话”能力,当时平均每分钟可实时解码15.2个单词,准确率约74%。
2023年8月23日,Edward Chang教授团队更进一步,发表于《自然》的研究显示,联合脑接机口与AI,另一位患者的语言不仅以文字方式呈现,AI替身还会帮她发出声音,并展示微笑、嘟嘴、悲伤等表情。