用意念说话！身患绝症、全身瘫痪的他，创造了生命奇迹

▎药明康德内容团队编辑

你躺在床上，听见亲人们正围绕在你身边、谈论你的状况。你想要参与他们的对话，但即使用尽全力，也发不出声音、睁不开双眼，甚至无法控制你的面部肌肉做出哪怕是一丝表情。你的意识十分清醒，但已经完全失去了控制身体、向外界表达的能力……

这不是一场噩梦，而是处于闭锁状态的肌萎缩侧索硬化症（ALS，俗称渐冻症）患者的真实写照。作为一种罕见但致命的神经退行性疾病，ALS的患者会逐渐失去对肌肉的控制能力，一些患者最终即使连眼球和面部肌肉也无法控制，失去交流能力的他们完全被封锁在自己的躯体中，直到走向生命的终点。

在德国，一名现年36岁的男子就面临着这样的情况。2015年8月，他被诊断出ALS，此后健康状况急转直下。短短4个月后，他就失去了说话、行走的能力；第二年，患者已经无法自主呼吸，需要借助呼吸机生存。

▲这位来自德国的患者通过脑机接口与外界沟通（图片来源：Wyss Center）

随着病情的发展，患者与他人的交流也成了问题。早期，他还能使用眼部追踪设备，通过眼睛的移动来组词造句。但从2017年8月起，随着对眼睛控制能力的下降，他已经无法使用这套设备了，只能通过眼球是否移动来回答“是”与“否”的问题。

由于眼球运动能力的彻底丧失不可避免，这位患者向图宾根大学的研究团队表示，自己希望植入脑机接口以维持与家人，尤其是年幼的儿子的交流。2016年，这样的设备已经帮助一位女性ALS患者用思想与外界交流，但当大脑已经完全无法控制身体时，这样的策略是否有效，没有人知道答案。

在家属签字之后，研究团队还是将两块边长只有3毫米的电极阵列植入患者的运动皮层。每个阵列包含了64个针状的电极，用于探测神经信号。

▲这款由电极组成的设备用于记录患者大脑活动（图片来源：参考资料[1]）

尽管这时患者已经无法移动身体，但他的大脑还是可以告诉身体如何移动，电极捕捉的就是这个过程产生的大脑活动信号。理论上来说，两种不同的神经信号，就可以对应“是”或“否”的回答。

但在手术后，无论是要求患者想象移动手、脚还是眼睛，都无法转化为足够清晰的答案。直到3个月后，研究团队才找到了有效的反馈方式。他们利用了患者大脑的听觉神经反馈系统，经过训练的患者在听到声音后，可以控制神经元的放电率，使反馈音的频率匹配目标音。如果放电率高于较高的阈值且持续超过0.25秒，就表示患者说“是”；相反，连续低于较低的阈值0.25秒，则表示患者说“否”。

▲视频演示了患者如何对声音作出响应（视频来源：参考资料[1]）

基于这个过程，一个拼写程序读出字母表中的字母，患者通过神经信号给出是或否的回答，来选择特定的字母。当然，可以预见的是，这个过程相当缓慢，患者一分钟只能选定一个字母。此外，技术的准确率也很有限：在135天的试验期间，患者在107天中能匹配目标音，其中只有44天产生了有意义的语句。

论文通讯作者之一，Wyss生物与神经过程中心的Jonas Zimmermann博士也表示，这项技术仍存在缺陷：不仅昂贵，而且耗费时间与精力。例如，照看者需要经过训练以熟悉系统、证实患者的反馈。这样，患者才能使用植入的装置与他人交流。

但对于这样一位完全封闭在自己世界中的患者，能通过有意义的语句与家人、医生交流，本身就是一次巨大的飞跃。在使用这个系统3周之后，他第一次“说”出了有意义的句子，让看护人员帮助他移动身体。

在此后一年中，他又生成了很多完整的句子。他向家人表达爱意（“我爱我的酷儿子”），告诉照看的人自己想通过食管吃什么（“匈牙利牛肉汤和豌豆汤”），也会给这个系统提出意见（“打开单词识别”）……对于患者来说，这是他向他人表达自己内心世界的唯一窗口。

▲患者利用这套设备生成语句的情况（图片来源：参考资料[1]）

不过遗憾的是，随着时间的推移，这个装置的效果逐渐减弱。现在，他只能利用这个装置回答“是”与“否”的问题。研究者表示，这可能是因为植入物周围的疤痕组织阻碍了神经信号的传递；此外，另一种可能的原因是患者大脑自身思维的减弱。

目前，这套系统仍处于临床前阶段，作者希望在不久的将来开展临床实验。而在推广到临床使用之前，还需进一步论证其长期性、在其他病人中的适用性和安全性。相关论文发表于《自然·通讯》杂志。“这项研究表明，即使是完全瘫痪、无法应用眼睛和肌肉与外界交流时，也能写下句子。”这项研究的领导者，德国图宾根大学的Niels Birbaumer教授说。

参考资料：

[2] Brain implant helps completely 'locked-in' man communicate. Retrieved Mar 25th, 2022 from https://medicalxpress.com/news/2022-03-brain-implant-locked-in.html

[3] In a first, brain implant lets man with complete paralysis spell out thoughts: ‘I love my cool son.’.Retrieved Mar 25th, 2022 from https://www.science.org/content/article/first-brain-implant-lets-man-complete-paralysis-spell-out-thoughts-i-love-my-cool-son