新开发的植入物可利用大脑信号解码人们想要表达的意思

新开发的植入物可利用大脑信号解码人们想要表达的意思丧失交流能力可能是肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）等使人衰弱的神经退行性疾病的副作用之一，在这种疾病中，认知功能得以保留，但控制语言的肌肉却变得脆弱而紧绷。恢复交流的一种解决方案是直接解码来自大脑运动皮层的信号，从而触发肌肉按照特定顺序运动，发出不同的声音。美国杜克大学的研究人员开发了一种大脑植入物，利用高分辨率的神经记录解码人的大脑信号，将其转化为人想要说的话。这项研究的通讯作者之一格雷戈里-科根（GregoryCogan）说："有很多患者都患有使人衰弱的运动障碍，如ALS（肌萎缩侧索硬化症）或锁闭综合征，这些都会影响他们的说话能力。但是，目前能让他们进行交流的工具一般都非常缓慢和繁琐"。目前，最佳语音解码速度约为每分钟78个单词，而我们说话的速度约为每分钟150个单词。这种滞后一般归因于所使用的大脑活动传感器的数量；传感器数量越少，意味着可解码的信息越少。为了改进现有设备，研究人员将256个微型大脑传感器装在了一块邮票大小的医用柔性塑料上，这意味着该设备能够以更高的空间分辨率获取更高质量的神经信号。尽管神经元之间的距离很近，但在协调言语时，相距仅几微米的神经元却会有截然不同的活动模式。要准确预测一个人想说什么，就必须区分来自相邻脑细胞的信号。与其他设备相比（左图），杜克大学的设备拥有两倍多的传感器，而且体积更小DanVahaba/DukeUniversity随后，研究人员需要对植入物进行测试，他们招募了四名正在接受脑部手术治疗帕金森病或切除肿瘤的患者，并短暂中断了他们的手术，以便在他们身上使用这种植入物。任务很简单。参与者听到一系列无意义的单词，如"ava"、"kug"或"vip"，然后大声说出每一个单词。当患者的运动皮层协调近100块肌肉运动嘴唇、舌头、下巴和声带（喉咙）时，植入体记录下了这些肌肉的活动。然后，这些数据被输入机器学习算法，看它能否仅根据大脑活动记录就准确预测出发出的声音。对于某些声音和参与者，比如"gak"中的"g"，当它是组成一个特定无意义单词的三个音串中的第一个音时，解码器有84%的正确率。当解码器解析单词中间或末尾的音时，准确率就会下降；如果两个音相似，如"p"和"b"，准确率就会下降。总的来说，解码器的准确率为40%。虽然这听起来并不特别令人印象深刻，但研究人员指出，该算法只使用了15分钟测试中的90秒口语数据。研究人员将继续提高该设备的准确性和解码速度，并利用美国国立卫生研究院（NIH）的资助，开发无线版本。科根说："我们现在正在开发同类记录设备，但不需要任何电线。患者可以四处走动，也不必被束缚在电源插座上，这真的很令人兴奋"。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395301.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395301.htm

脊柱植入物帮助帕金森病患者实现持续行走数英里

脊柱植入物帮助帕金森病患者实现持续行走数英里二十多年前，马克被诊断出患有帕金森症。帕金森症导致他行动不便，如失去平衡和步态僵硬，最终迫使他在三年前放弃了建筑师的工作。他无法爬楼梯，每天会摔倒五到六次。一个由神经科学家和神经外科医生组成的瑞士医疗团队设计了一种植入物，帮助恢复脊柱向腿部肌肉发出的信号。马克说，植入物让他能够更正常地行走，并重新获得独立。马克说："有些事情我可以重新做，有些更容易，有些更困难，但我可以重新做很多以前不能做的事情。例如，以前走进商店是非常困难的，甚至是不可能的，因为在那些环境中经常会出现步态冻结的情况。而现在，这种情况不会再发生了。"虽然马克的大脑仍在向他的双腿发送指令，但硬膜外植入装置增加了电信号，以改善最终效果。该装置与植入马克腹部皮下的一个自带电源的小型脉冲发生器相连。马克已经使用这种植入装置两年了，他说，当装置打开时，他会感到刺痛，但这并不影响他的工作。"我每天早上打开刺激装置，晚上关闭。这能让我更好地行走，并保持稳定。现在，我甚至不再害怕上楼梯了。每个星期天，我都会去湖边，步行大约6公里（4英里）。这太不可思议了，"他说。这种植入物仍需经过全面的临床试验，但该团队希望它能用于治疗帕金森病患者的行动问题。医疗小组成员之一GrégoireCourtine教授说："这只是一个参与者，我们不知道是否所有帕金森病患者都会对这种疗法产生反应。他补充说，要想超越概念验证阶段，至少还需要五年的开发和测试。"利用迈克尔-J-福克斯基金会（MichaelJFoxFoundation）提供的资金，该设备目前将在另外六名帕金森患者身上试用。该团队还在开发一种克服瘫痪的脑机接口，埃隆-马斯克的Neuralink公司也在努力实现这一目标。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395739.htm

FDA担忧大脑植入物安全性，Neuralink需提供更多证据

FDA担忧大脑植入物安全性，Neuralink需提供更多证据Neuralink是ElonMusk投资的一家公司，致力于改变世界。该公司成功地在猴子身上测试了大脑植入物，并计划于2023年开始在人体上测试类似的植入物。然而，FDA尚未批准使用与之前测试过的所有猪相同的设备，因为他们认为电池系统无法正常工作，并存在移除或升级脑植入物时可能出现折断等风险。去年11月，Musk声称他们将“在六个月内”获得FDA批准。如果许可被授予，则首批产品可能会在2030年之前上市。投稿：@ZaiHuabot频道：@TestFlightCN

一个电极，两种功效 脑植入物成功控制癫痫和强迫症

一个电极，两种功效脑植入物成功控制癫痫和强迫症神经外科教授艾哈迈德·拉斯兰博士演示了患者艾梅柏·皮尔森的脑植入物。图片来源：俄勒冈健康与科学大学在开始用RNS治疗之前，美国患者艾梅柏·皮尔森因强迫症而每天不停洗手，直到破皮流血。她的手已被洗得非常干燥，仅弯曲手指都会弄裂关节皮肤；她还会反复检查窗户和壁橱，并反复确保炉子已关闭。外出就餐时，她也不能坐在别人身边，因为担心旁人的食物会弄脏她。2019年3月5日，她接受了一场手术。OHSU医学院神经外科团队在她的脑部植入了电极，起初主要目的是控制她的癫痫发作。艾梅柏·皮尔森展示了她在俄勒冈健康与科学大学（OHSU）医院接受的大脑植入物模型。皮尔森已在2018年接受过治疗耐药性癫痫发作的标准手术，切除了造成癫痫发作的一小部分大脑。但手术仅阻止了她的部分病症而不是全部，所以皮尔森选择植入RNS。这种新型植入物可主动监测大脑活动，并在癫痫发作开始之前发出小脉冲以平息病症。在治疗过程中，皮尔森了解到有些人报告说这些植入物还可缓解精神疾病，包括强迫症。于是，她决定尝试一下。在大脑植入后的几个月，皮尔森意外发现自己的强迫症有所缓解。4年后，这场手术彻底改变了她的生活，强迫症正在逐渐离她远去。她表示“已经能够与生活中的人建立更健康的关系”。研究人员称，双程序植入设备可监视与癫痫和强迫症相关的大脑活动，它是世界上唯一可同时治疗两种疾病的设备，是独立编程的，针对癫痫的方案与强迫症的方案并不相同。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416679.htm

新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能

新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能以前使用神经植入物来恢复肢体功能的尝试大多失败，因为随着时间的推移，电极周围往往会形成疤痕组织，阻碍了设备和神经之间的连接。通过在电极和活体组织之间夹上一层由干细胞重新编程的肌肉细胞，研究人员发现，该设备与宿主的身体融为一体，并防止了疤痕组织的形成。在28天的实验过程中，细胞一直在电极上存活，这是第一次在如此长的时间内进行监测。研究人员说，通过将两种先进的神经再生疗法--细胞疗法和生物电子学--结合到一个装置中，他们可以克服两种方法的缺点，提高功能和灵敏度。虽然在用于人体之前还需要进行广泛的研究和测试，但该设备对于截肢者或那些失去肢体功能的人来说是一个很有前途的发展。该结果于2023年3月22日在《科学进展》杂志上报道。当试图扭转导致肢体丧失或肢体功能丧失的伤害时，一个巨大的挑战是神经元无法再生和重建被破坏的神经回路。共同领导这项研究的剑桥大学临床神经科学系的达米亚诺-巴罗内博士说："例如，如果有人被截去手臂或腿部，即使物理上的肢体已经消失，但神经系统中的所有信号仍然存在。"整合假肢或恢复手臂或腿部功能的挑战是，从神经中提取信息并将其送到肢体上，以便恢复功能。"解决这个问题的一种方法是将神经植入肩部的大肌肉中，并在其上附加电极。这种方法的问题是在电极周围形成疤痕组织，加上只能从电极上提取表面信息。为了获得更好的分辨率，任何用于恢复功能的植入物都需要从电极中提取更多信息。而为了提高灵敏度，研究人员希望设计出能够在单个神经纤维或轴突的规模上工作的东西。巴罗内说："轴突本身有微小的电压。但一旦它与肌肉细胞连接，而肌肉细胞的电压要高得多，来自肌肉细胞的信号就更容易提取。这就是你可以提高植入物的灵敏度的地方。"研究人员设计了一种生物兼容的柔性电子装置，它足够薄，可以连接到神经的末端。然后在电极上放置了一层干细胞，经过重新编程成为肌肉细胞。这是第一次以这种方式将这种被称为诱导多能干细胞的干细胞用于生物体。巴罗内说："这些细胞给了我们很大程度的控制。我们可以告诉它们如何表现，并在整个实验过程中对它们进行检查。通过将细胞置于电子设备和活体之间，身体看不到电极，只看到细胞，所以不会产生疤痕组织。"剑桥大学的生物混合装置被植入大鼠瘫痪的前臂中。干细胞在植入前已转化为肌肉细胞，与大鼠前臂的神经结合。虽然老鼠的前臂没有恢复运动，但该设备能够从大脑中接收到控制运动的信号。如果与其余的神经或假肢相连，该装置可以帮助恢复运动。细胞层也改善了设备的功能，提高了分辨率，并允许在一个活的生物体内进行长期监测。细胞在28天的实验中存活下来：这是第一次证明细胞能在这种长时间的实验中存活下来。研究人员说，与其他试图恢复截肢者功能的方法相比，他们的方法具有多种优势。除了更容易集成和长期稳定之外，该设备足够小，其植入只需要微创手术。其他用于恢复截肢者功能的神经接口技术需要对患者的大脑皮层活动进行复杂的特定解释，以便与肌肉运动相关联，而剑桥大学开发的设备是一个高度可扩展的解决方案，因为它使用"现成的"细胞。研究人员说，除了有可能恢复失去肢体的人的功能外，他们的设备还可以通过与负责运动控制的特定轴突互动来控制假肢。共同第一作者、工程系的AmyRochford说："这种界面可以彻底改变我们与技术互动的方式。通过将活体人体细胞与生物电子材料相结合，我们创造了一个能够以更自然和直观的方式与大脑沟通的系统，为假肢、脑机接口，甚至增强认知能力开辟了新的可能性。""这项技术代表了一种令人兴奋的神经植入的新方法，我们希望这将为有需要的病人开启新的治疗方法，"同样来自工程系的共同第一作者AlejandroCarnicer-Lombarte博士说。"共同领导这项研究的剑桥大学工程系的乔治-马利亚拉斯教授说："这是一项高风险的工作，我很高兴它成功了。这是一种你不知道需要两年还是十年才能成功的事情，而它最终非常有效地发生了。"研究人员现在正在努力进一步优化这些设备并提高其可扩展性。在剑桥大学技术转让部门--剑桥企业的支持下，该团队已就该技术提交了专利申请。opti-ox是一种精确的细胞重编程技术，能够忠实地执行细胞中的遗传程序，使它们能够稳定地大规模生产。实验中使用的支持opti-ox的肌肉iPSC细胞系由剑桥大学Kotter实验室提供。opti-ox重编程技术由合成生物学公司bit.bio拥有。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351023.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351023.htm

斯坦福大学：大脑植入物恢复了头部受伤患者的功能

斯坦福大学：大脑植入物恢复了头部受伤患者的功能斯坦福大学研究人员开发的新型大脑植入物在恢复头部受伤患者的功能方面取得了显著成功。深部脑刺激植入物的目标是增强负责意识、学习、记忆、思维和解决问题的区域之间的活动。在一项涉及五名脑损伤参与者的试验中，参与者表示安装该设备后，注意力、阅读能力、记忆力、驾驶技能和整体日常功能都有显着改善。一位参与者吉娜·阿拉塔(GinaArata)在2001年的一场车祸中脑部受伤，她描述了植入物的变革性影响，指出记忆力、协调性和情绪调节能力得到了改善。选定的试验参与者已从昏迷中恢复，他们的大脑系统被认为仍然保留，但功能未达到最佳状态。该植入物旨在精确刺激特定的大脑区域，有效地“点亮”神经通路完好但下调的区域。source：投稿：@TNSubmbot频道：@TestFlightCN