渐冻人5大早期症状这种大脑植入物,让渐冻人也能「说话」

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还记得几年在网络上掀起过一阵热潮的「冰桶挑战」吗?这项要把冰水当头浇下并将过程传上网的活动,意在引起人们对「渐冻人症」(ALS,即肌萎缩性脊髓侧索硬化症)这一罕见疾病及患者的注意。

▲ 图片来自:Unsplash

「渐冻人症」是渐冻人一种破坏性的神经退行性疾病,发病原因不明,目前也尚无根治的方法。患者会经历由于上、下运动神经元退化导致的身体肌肉萎缩,大多患者会死于呼吸衰竭。

人们对这个疾病的了解越多,就越发现它的「残忍」,虽然发病的顺序和程度因人而异,但渐冻人患者最终可能丧失发起和控制一切自主运动的能力,比如不能移动自己的四肢,也会丧失说话和吞咽食物的能力。

▲图片来自:The Times of Israel

然而,患者的感觉神经和自主神经系统一般不受影响。也就意味着,大多数 ALS 患者的大脑完全丧失控制随意运动的能力,但听觉、渐冻人视觉等依旧正常,可以一直保持清晰的思维、保留发病前的记忆、人格和智力,就像灵活的思维被「禁锢」被「定格」的身体里。

▲ 图片来自:DailyO

大多数情况下,当患者无法再说话时,可能会借助辅助和增强通信设备与他人交流。比如 21 岁时就患上「渐冻人症」的霍金,渐冻人在丧失语言能力后,借助特别定制的电脑和软件「打字」和「说话」,在轮椅上创作出了著名的《时间简史》,还在电视剧中「客串演出」。

▲ 《生活大爆炸》第五季剧照,图片来自:豆瓣

霍金能维持交流能力,是依靠眼球运动,面部肌肉运动等配合计算机和软件实现的。渐冻人而欧洲一科学研究团队发布在《Nature Communications》(《自然》杂志子刊:自然—通讯)的一篇文章中显示,一位 ALS 患者,依靠一种「大脑植入物」,通过听觉神经反馈,「恢复」了交流的能力。

这名德国患者在 2015 年 8 月被诊断出患有 ALS 后病程很快,年底便已失去了说话和走路的能力。

▲ 图片来自:Wyss Center

起初,渐冻人这名患者可以使用眼动追踪设备,通过眼球运动将选择单词和句子组合在一起,进行表达交流。但到了 2017 年 8 月,他失去了固定视线的能力,于是又一次失去了交流的能力。

面对已经进入完全闭锁状态(CLIS)的患者,神经外科医生 Jens Lehmberg 博士在他的大脑中渐冻人参与控制运动的区域,植入了两个微型电极阵列,每个阵列上有 64 个针状电极。外部有固定在连接器上的放大器,可以将患者发出的信息数字化并发送到计算机。

▲图片来自:Wyss Center

刚开始,医生尝试让这名患者继续像以前一样借助眼球运动,以及想象移动渐冻人自己的手臂等身体部位,看是否会产生清晰的大脑信号,但收效甚微。

在两个多月后,研究人员改变了策略,开始尝试利用听觉神经反馈。在目标音频率反馈试验中,患者通过指导学习控制大脑神经放电率,想办法将反馈音调的频率和目标音调相匹配,几天内,渐冻人他就学会了控制音调的频率。

▲ 图片来自:Wyss Center

通过控制音调频率高低,该男子从可以表示「是」和「否」,到可以一次选择一个字母来组成单词和短语来表达自己的需求,之后的表达慢慢变得越来越长,也越来越完整。

在植入电极后的第 107 天,患者分 3 渐冻人次拼写了短语来感谢研究团队;第 161 天表达了自己的需求——不穿衬衫,只穿袜子…… 之后开始了与妻子和孩子频繁的互动,比如会问孩子「你愿意和我一起在亚马逊上看迪士尼的女巫吗」「你想和我一起看迪士尼的罗宾汉吗」……

▲图片来自:Wyss Center

这个研究团队采用的策略,渐冻人其实就是一种脑机接口技术,将人的大脑信号转化为命令。毫无疑问,他们的研究让处于完全闭锁状态(CLIS)的 ALS 患者也能拥有表达和沟通的能力,对于患者及其家人来说,这自然是件好事。

不过,研究人员也也表示,技术对于患者和家属来说也过渐冻人于复杂和昂贵,而且从植入物首次进入患者大脑以来已经过去了三年。从那以后,他的回答变得非常缓慢、不那么可靠,而且常常无法辨别。还要考虑植入物可能造成的感染。

▲图片来自:Wyss Center

研究团队中的 Zimmermann 博士表示,在瑞士的 Wyss 中心,他们正在开发一种名为渐冻人可完全植入的无线设备——「ABILITY」,可以在患者想象说话时直接从大脑中进行语音解码,从而实现更自然的交流,计划在不久后进行临床试验。

虽然这些方法目前还有很多需要完善的地方,但让 ALS 的患者有了希望:虽然身体被「定格」,但自己的想法不会被「困住」。

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