对于患有失语症的人来说，失去说话能力或无法输入简单的信息可能意味着…… 严重瘫痪这远不止是生理上的限制：它意味着他们的自主权、人际关系，以及很大程度上他们的人生规划都受到了削弱。近年来，神经技术一直致力于解决这个问题，寻求让这些人能够重新与人交流，而无需依赖缓慢且令人疲惫的系统。
在此背景下，一个美国研究团队已成功测试了 植入式脑机接口 该设备能够将手指动作转化为虚拟键盘上的文字。目前该设备仍处于实验阶段，已在两名几乎完全瘫痪的患者身上进行了测试，其打字速度和准确率接近于健全人士。
一种能将打字尝试转化为字母的神经假体
这项工作由来自以下领域的科学家签署： 麻省总医院布里格姆神经科学研究所在波士顿，以及 布朗大学他们多年来一直在BrainGate联盟中合作，该联盟是一项专注于开发的计划。 脑机接口用于瘫痪患者这项发表在科学期刊《自然神经科学》上的新研究描述了一种书写神经假体，它不会移动光标，而是以传统的 QWERTY 键盘作为起点。
为了实现这一目标，研究人员植入了…… 运动皮层中的微电极传感器大脑中负责控制手部和手指自主运动的区域。这些微电极可以检测到当人因伤无法完成手指按键动作时，大脑中产生的电活动，即使患者在脑海中试图移动手指按键。
参与者面前展示了一个 标准QWERTY键盘 并附有手指示意图。每个字母都与特定的手指位置组合（例如，向上、向下或弯曲）相关联。当用户想象这些动作时，电极会收集神经信号并将其发送到计算机系统…… 翻译成文本字符.
这个过程并没有就此结束：解码器的输出会经过一个 预测语言模型类似于手机上的自动纠错功能，它可以帮助纠正错误和补全单词，使最终的句子连贯，并尽可能忠实地表达患者的意愿。
以两名重度瘫痪患者为例
试验由两名受试者进行。 非常严重的瘫痪一名参与者患有晚期肌萎缩侧索硬化症（ALS），另一名参与者患有…… 颈椎脊髓损伤 这导致他四肢瘫痪。他们两人都参与了BrainGate临床项目，并同意测试这种新型书写神经假体。
微电极植入手术后，志愿者们接受了该系统的简短培训。培训大约耗时约 30 个校准短语 这样，软件就能根据每个人的神经信号调整其解码算法。之后，他们被要求仅通过手指在屏幕上显示的虚拟键盘上移动来编写信息。
结果令人瞩目，速度和准确性都非常出色。其中一名参与者达到了最高速度。 每分钟 110 个字符这意味着每分钟大约能打 22 个单词，单词错误率为 1,6%。这个错误率与一个人在实体键盘或智能手机屏幕上手动打字的错误率相似。
第二名志愿者患有晚期肌萎缩侧索硬化症，需要机械通气，他也成功了。 造出易于理解的句子 虽然速度稍慢，但他仍然通过这套系统取得了进展。就他而言，这一进展的意义尤为显著，因为他完全丧失了说话能力，而且使用传统的辅助技术也需要付出巨大的努力。
试验中一个特别重要的方面是，两名患者都能够 在家中使用该设备而且，这项技术的应用范围不仅限于医院或实验室。这表明，随着技术的进一步发展，它可以融入日常支持系统，使重度瘫痪患者能够在家中与家人、护理人员或医护人员进行沟通。
这种界面与现有系统有何不同？
如今，许多仍保留部分眼部控制能力的瘫痪患者依赖于 眼动追踪设备这些系统允许用户通过在屏幕上移动视线来选择字母或图标，但正如患者们所描述的那样，它们速度慢、使用起来很累，而且容易出错。在许多情况下，用户最终会因为这些系统带来的挫败感而放弃使用。
BrainGate 的神经假体采用了一种不同的方法：它不是追踪视线或用意念移动光标，而是专注于…… 解码手指运动尝试 在几乎所有识字的人都熟悉的键盘上进行操作。这种策略有两个明显的优势：一方面，它使我们能够利用许多患者多年使用实体键盘所形成的运动记忆；另一方面，它便于患者伸手操作。 更高的写入速度 比其他辅助沟通系统更胜一筹。
此外，人工智能算法在解码神经信号和构建语言模型方面的应用，有助于提高准确率，而无需用户付出过多的认知努力。用户无需“思考单个字母”，只需想象手指像实际打字一样移动即可。
研究团队表示，植入式传感器、先进的信号处理和语言模型相结合，改变了…… 脑机接口 对于某些严重瘫痪的患者群体而言，这已成为现有解决方案的一种越来越可靠的替代方案，因为他们无法从传统系统中获得足够的疗效。
BrainGate联盟的作用及未来展望
这种神经假体的研发是该联盟工作的一部分。 大脑之门国际神经科学协会（INCAA）成立于2004年，汇集了来自各个学术机构的神经科医生、神经科学家、工程师、计算机科学家、神经外科医生、数学家和其他领域的专家。他们的共同目标是创造能够实现……的技术。 恢复丢失的功能 适用于患有神经系统疾病、脊髓损伤或截肢的人群。
在过去的二十年中，BrainGate通过对照试验证明，脑机接口可以用于 控制光标、机械臂或外部设备 这项基于脑部活动的最新研究成果，专门针对书面交流，这对于那些既丧失了说话能力又丧失了使用实体键盘能力的人来说至关重要。
负责此次试验的人员强调，这项技术仍处于研究阶段。诸如以下问题仍有待解决： 植入物的耐久性信号随时间的稳定性、手术可能带来的风险、国内系统的易用性或其与医疗系统（包括欧洲医疗系统）融资的契合度。
即使采取了这些预防措施，该团队仍然认为该设备为该行业在中期内的发展开辟了道路。 神经假体的商业版本 该疗法适用于不同瘫痪类型的患者。该联盟强调，学术中心和企业之间的合作是将这些实验成果转化为实际临床解决方案的关键。
对欧洲患者的意义及即将面临的挑战
尽管这项研究是在美国进行的，但其影响与患有以下疾病的人群直接相关： 肌萎缩侧索硬化症、脊髓损伤或中风 在欧洲，包括西班牙，人口老龄化和神经退行性疾病的增加，使得对通信辅助技术的需求逐年上升。
在像西班牙这样公共医疗体系占比很高的地区，这类发展通常不仅要评估其临床疗效，还要评估其…… 成本效益及其整合能力 在神经康复网络和家庭护理中，脑机接口在家庭环境中的应用前景广阔，前提是设备能够简化、组件价格降低，这将有利于其未来的普及。
展望未来几年，研究人员提出了几个需要改进的领域。其中之一是引入 定制键盘或速记系统 这使得打字速度更快；另一种方法是利用相同的技术，通过已确定的神经活动模式，尝试恢复上肢瘫痪患者的伸手和抓握动作。
还有人提出将这些界面与其他辅助工具（例如屏幕阅读器、语音助手或家庭自动化设备）结合起来，目的是构建 更便利的生活环境 对于那些依赖轮椅或需要持续照护的人来说，所有这些都遵循着同一个共同点：当身体机能停止运转时，帮助患者的大脑重新与周围世界建立联系。
综合来看，这项新的临床试验表明： 植入式脑机接口 它可以为重度瘫痪患者提供一种快速、准确、稳定的书面交流方式，以便在日常生活中使用，这是朝着解决方案迈出的重要一步，这些解决方案不仅可以延长生命，还可以让人们更加自主地生活，并有能力与他人交往。