肌萎缩性侧索硬化症（ALS）留下的一个完全锁定状态的人能够与他的家人和护理人员交流。该设备帮助无法移动任何肌肉甚至睁开眼睛的患者，仅使用他的大脑活动与外界联系。

快速神经变性

在过去的十年中，大脑植入物和脑部计算机界面（BCI）的组合使患有严重脑损伤或神经退行性的人可以恢复交流能力。新研究发表在自然通讯由国际研究小组，是第一个成功地用于如此严重的神经退行性患者。

这位患者是30多岁的一个未透露姓名的人，于2015年8月首次被诊断出患有进展性肌肉萎缩，是ALS的一种变体。该病的进展很快。他无法在2015年底走路或讲话，因此他使用了一个远射系统进行交流。这样的系统允许用户与键盘或软件环境进行交互，但其有限的实用程序取决于控制眼动的神经元，其功能保持功能。从2017年8月开始，该患者失去了固定目光的能力。预计他最终会失去睁开眼睛的能力，病人的家人伸出了Ujwal Chaudhary博士和蒂宾大学的研究人员尼尔斯·伯鲍默（Niels Birbaumer）。

一动不动的身体仍然在大脑中移动吗？

Chaudhary和Birbaumer是由此产生的论文的合着者，这是两年多的工作使患者进行交流的结果。作家乔纳斯·齐默尔曼博士日内瓦的Wyss中心在新闻稿中解释说，该研究结论了围绕神经退行性疾病最严重阶段的个体能力的持久辩论。“这项研究回答了一个长期存在的问题，即患有完全锁定综合症的人（CLI）（失去了所有自愿性肌肉控制，包括眼睛或嘴巴的运动）是否也失去了大脑产生命令进行交流的能力。”

2018年6月，随着患者最后一次剩下的肌肉控制恶化，该团队将他搬到了他家附近的一家医院，在那里他的运动皮层被两个微电极阵列植入了。对于患者而言，脑外科手术仅代表了恢复沟通的艰苦旅程中的第一次磨难。

在研究期间记录了皮质内数据。信用：Wyss中心

在这个阶段，目前尚不清楚他是否能够完成这一旅程。以前有几个学习已经跟踪了锁定综合征（LIS）患者与BCI界面进行通信的能力。但是，一旦他们进入CLIS阶段，由于失去了眼球运动的控制，就没有任何患者进行沟通。研究人员假设，一旦所有身体运动都丢失，使运动也将丢失的神经信号，从而使基于大脑的沟通变得不可能。

植入后的一天，病人开始努力证明这种理论是错误的。

神经反馈突破

研究小组要求患者在心理上采用他以前采用的基于眼睛的运动策略，希望即使没有运动，他们也能够解码他的运动皮层的信号会已经送给他的眼睛。但是，团队无法检测到任何一致的信号。同样，当研究人员要求患者想象手或脚步时，BCI无法检测到可靠的信号。

他们拒绝放弃。在植入后第86天，研究人员决定改变钉子，采用基于神经反馈的新方法。“我决定播放他的牢房向他发射，以便他能听到，” Birbaumer告诉捷克葡萄牙直播。这种方法已被使用之前在BCI研究中，受试者在屏幕上显示其细胞发射速率后，获得了调节它的能力。

尽管他看不到发射率，但基于音频的方法对患者有用。“这种策略打破了冰，”伯鲍默说。“现在，他能够控制BCI。”

为了操作他的BCI，病人的语气与他的神经活动的火率相对应。当细胞提高发射速率时，音调的音调会提高，而较低的活性会产生较低的音调。又12天后，患者能够可靠地增加或减少其神经活动，以达到两种“目标”音调之一。较高的音调设置为“是”响应，而较低的音调表示“否”。这使患者能够艰苦地选择BCI读取的字母，从而使他拼写单词。

恢复通信

在接下来的360天内，研究人员反复访问了患者的家，进行了多小时的记录。这项研究被COVID-19的大流行中断，迫使某些课程远程进行，患者的妻子控制BCI的硬件。总共记录了135次实验会议。

经过数月的沉默，患者开始再次沟通。该过程很慢 - 基于音频的系统意味着患者平均需要一分钟的时间来传达一个角色 - 但患者坚持使用他的信息。第二天，病人向Birbaumer和他的团队写了感谢您的消息。他用他的母语德语写作，将自己的信息分开在指示中的指示之间 - “每个人都必须更频繁地使用凝胶”和“当访客在这里时，头部位置总是很高” - 以及对家人的个人信息，询问his young son whether he wanted to watch Disney’s Robin Hood with him.

该系统没有完美地工作，研究有局限性。每天都从培训课程开始，患者必须表现出与他的大脑活动相匹配的能力，以靶向音调，然后再进行拼写会议，在那里他被允许使用BCI自由选择字母。在28个研究日子里，患者无法可靠地达到目标音调来进行拼写会议。此外，研究人员只能使用少量电极通道来记录信号。该团队在论文中写道，尽管他们考虑改变了从更多渠道记录的方法，但他们认为该协议的变化可能有可能破坏与患者建立的脆弱的通信线路。

最后，该系统的输出并不总是可理解的，在107天中的44天中产生完整且可以理解的短语。但是，总的来说，患者设法产生了作者可以解码的5747个字符，恢复了否则对患者来说是不可能的。

“以前在麻痹的个体中与BCIS进行了成功的沟通。但是，据我们所知，我们的研究是第一次实现没有剩余的自愿运动的人进行沟通的研究，因此BCI现在是沟通的唯一手段。”齐默尔曼说。

改变生活的技术

尽管目前在临床研究之外尚未使用该系统，但研究人员一直在对其进行修改，以便在没有研究人员的技术投入的情况下将其使用。Birbaumer说，这项技术正在改变生活。他说：“通过沟通，在ALS瘫痪的患者中，生活质量是良好的。”“患者回顾性地告诉我们没有沟通是酷刑。如果您可以向患者询问疼痛，症状等，[护理标准应该显着改善

最重要的然而，审判的判决是患者传达了对系统的想法的病人。他用他的祖国德语写道：“ Jungs Es Funktioniert Gerade So Muehelos。”男孩，它毫不费力地工作。”

参考：Chaudhary，U，Vlachos，I，Zimmermann，JB等。通过听觉神经反馈训练启用了完全锁定的患者，使用皮质内信号拼写界面。纳特。通讯。2022. doi：10.1038/S41467-022-28859-8。

附录：

该研究来自语境过去对Birbaumer和Chaudhary严重不当行为的发现。这些发现涉及之前发表的两篇论文中的数据和分析PLOS生物学。随后撤回的两篇文章也涉及使用大脑活动来解码完全锁定的患者的思想。德国研究机构Deutsche Forschungsgemeinschaft（DFG）发现，科学家在这些先前的研究中未能对其数据和患者检查进行完整分析，并做出了虚假陈述。这些指控与当前研究的发现无关，该研究涉及不同的方法，监督和分析。在一份声明中捷克葡萄牙直播Birbaumer说，这项新研究“表明所有指控都是错误的”，并建议额外的法律发展将进一步避免他和Chaudhary的先前研究。