硬核！3年前被判定学术不端、失去工作和经费，现在他用一篇Nature子刊证明自己是对的

iNature · 公众号 · · 2022-07-18 09:08

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随着运动神经元退化的进展，患有肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 的患者可能会失去所有基于肌肉的交流途径，最终他们可能会失去任何交流方式。 虽然已经评估了肌肉控制仍然存在的交流，尚不清楚基于神经的交流是否仍然可能在完全闭锁的状态下进行。

2022年3月22日，德国图宾根大学Niels Birbaumer团队在 Nature Communications 在线发表题为“ Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training ”的研究论文，该研究将两个 64 微电极阵列植入了处于完全闭锁状态的 ALS 患者的辅助和初级运动皮层中。患者根据听觉反馈调节神经放电率，他使用这种策略一次选择一个字母来形成单词和短语来传达他的需求和经验。本案例研究提供的证据表明， 即使在完全闭锁的状态下，基于大脑的意志交流也是可能的。

据了解，2019年Niels Birbaumer由于研究数据不完整被认定为学术不端，其发表 PLOS Biology 的研究论文（曾宣称研发了一种能够读取瘫痪病人思想的大脑监测技术）被撤回，不过Niels Birbaumer等 拒绝签署撤稿协议 ，因为他们坚持他们的数据、分析和结论，并表示他们打算采取法律程序来质疑调查报告中的发现，他们声称这些调查报告的发现存在错误。DFG（德意志研究联合会）禁止 Niels Birbaumer在5年内申请其基金或担任DFG的基金评委。 DFG还表示将要求其退回在该研究中使用的经费。Birbaumer 由于学术不端事件后离开了德国，去了意大利。

肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 是一种破坏性的神经退行性疾病，会导致身体的肌肉功能逐渐丧失。 随着疾病的进展，受影响的个体会因膈肌麻痹而失去呼吸能力。在接受人工通气和口面部肌肉麻痹后，在大多数情况下，个体无法再说话并变得依赖辅助和增强通信 (AAC) 设备，并且可能进入锁定状态（LIS），眼球运动或凝视控制完好。 几种侵入性和非侵入性脑机接口 (BCI) 通过控制剩余的眼球运动或（面部）肌肉或神经信号，为 LIS 中的个体提供了通信。

一旦受影响的个人失去这种可靠交流的控制或不能再自愿睁开眼睛，现有的辅助技术都无法在这种完全闭锁状态（CLIS）下提供自愿交流。 为交流而开发的非侵入性和侵入性 BCI 已经证明了个人成功的光标控制和句子形成，直到 LIS 阶段。

基于过去的 BCI 失败，已经制定了几个假设，以解释 CLIS 中的 ALS 患者无法选择字母来形成单词和句子，范围从与长期失去感觉输入和运动输出相关的意图消失、认知功能障碍、特别是当它与额颞叶退化有关时。任何 BCI 的成功演示使没有可靠的眼球运动控制和闭眼 (CLIS) 的个人能够形成一个完整的句子，这将颠覆这些假设，为完全瘫痪的 ALS 患者的交流和心理过程的调查打开大门。

在这里， 该研究确定一个人处于 CLIS 状态，并证明使用 BCI 可以在不依赖患者视力的情况下进行句子级交流。 这个人缺乏可靠的自愿眼球运动控制，因此无法使用眼球追踪器进行交流。患者最终也无法使用基于眼动的非侵入性计算机通信系统。为了恢复 CLIS 中的通信，该参与者在两个运动皮层区域植入了皮质内微电极阵列。 根据监管机构制定的程序，负有法律责任的家庭成员对植入提供了知情的书面同意。

设置和神经反馈范例（图源自 Nature Communications ）

该患者 在家庭护理中，然后采用听觉引导的基于神经反馈的策略来调节神经放电率，以选择字母并使用定制软件形成单词和句子。 在植入之前，这个人无法通过非侵入性方法表达他的需求和愿望，包括眼球追踪、眼球运动的视觉分类或基于眼球运动的 BCI 系统。患者在植入三个月后开始使用皮质内 BCI 系统进行自愿口头交流。随着 ALS 的进展，患者失去了自主睁眼的能力以及视力，但他仍然采用基于听觉引导的神经反馈策略，闭眼选择字母并形成单词和句子。因此， 无法表达自己愿望和愿望的 CLIS 患者正在使用 BCI 系统来独立于视力表达自己的能力。

另外，不得提一下，2017年1月31日，Niels Birbaumer团队在 PLOS Biology 在线发表题为“ Brain–Computer Interface–Based Communication in the Completely Locked-In State ”的研究论文，该研究在此报告使用功能近红外光谱 (fNIRS) 和隐式注意处理程序的 BCI 通信。四名患有晚期肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 的患者——其中两名在永久性 CLIS 中，两名在没有可靠沟通方式的情况下进入 CLIS——学会用已知答案和开放性问题回答个人问题。三名患者在数周内完成了超过 46 个疗程，一名患者（患者 W）完成了 20 个疗程。使用线性支持向量机 (SVM) 对具有已知答案和未解决问题的个人问题进行在线 fNIRS 分类，导致正确响应率高于 70%。 这些结果可能是消除完全闭锁状态的第一步，至少对于 ALS 患者而言。

2019年12月16日， 在对举报人最初提请作者机构注意的问题进行了两次调查后，编辑撤回了该出版物。

在调查期间，两个机构的委员会得出结论认为， 该研究的作者在数据收集、处理和分析方面存在过错。 但是，他们没有对调查结果所依据的方法发表评论。

根据出版伦理委员会提供的指导方针，编辑撤回了这份手稿，因为 Eberhard Karls Universität Tübingen 和 Deutsche Forschungsgemeinschaft 发现作者参与了学术不端行为。

作者拒绝签署此撤稿协议 ，因为他们坚持他们的数据、分析和结论，并表示他们打算采取法律程序来质疑调查报告中的发现，他们声称这些调查报告的发现存在错误。

DFG（德意志研究联合会）禁止Niels Birbaumer在5年内申请其基金，或担任DFG的基金评委。DFG还表示将要求其退回在该研究中使用的经费。 Birbaumer 由于学术不端事件后离开了德国，去了意大利。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-28859-8

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000607

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002593

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