斯蒂芬·霍金是上世紀最有影響力的科學家之一,也是著名演說家,但由于肌萎縮側索硬化癥(漸凍癥)讓他在生命最后的30年中失去了說話的能力,醫學家則使用計算機輔助設備讓他在世界繼續完成他的演講,“完美保羅”,一種美國口音的語音工具成為了霍金的標志。隨著病情進展,當他的手指不能選擇字母的時候,一個新的系統在他臉頰微妙的抽動中讀取信息讓霍金繼續交流。但是,“說話”意味著一個字母選擇的過程,即使是最新的預測性文本技術,也無疑比這位偉大科學家大腦中關于時間和歷史的思想要遲鈍。
在本項研究中,來自哥倫比亞大學和諾斯韋爾健康研究所電氣工程教授梅格拉尼博士正在向志愿者的大腦中植入電極學習電脈沖語言,如果這種電脈沖可以準確翻譯成語言,意味著因病失語的患者可以重新說話。以漸凍癥為例,疾病會攻擊延髓神經元,使患者失去身體運動功能,但他們沒有喪失語言組織能力。一旦這種設備成功研發上市,將對外傷、閉鎖綜合征等疾病癱瘓的患者造成巨大的改變。
接受電極植入的是幾名志愿者是癲癇患者,他們希望在幫助研究的同時也能夠發現腦內導致癲癇發作的來源。在實驗過程中,科學家使用電極“收聽”大腦的聲音,用其記錄大腦電信號的變化并將其發送給計算系統,計算機將其進行正向或反向處理。比如,第一步是了解我們說“是”、“否”時我們大腦的電生理活動是什么樣子,在這個過程中學習越來越多的大腦電子詞匯,并學會過濾掉其他腦活動形成的“噪音”。
梅格拉尼博士說,我們的系統可以從大腦活動中解讀產生準確、易懂的重構語音,大多數以前的翻譯器只產生了大約半句無意義的話語和可理解的“單詞”,而新的翻譯器大約有75 %是可以理解的。但是,新科技真正實現從思想到文字還很困難,想真正翻譯出腦內復雜的想法還有很長的路要走。
對體內植入電極感興趣的人遠不止醫學技術研究人員,Facebook、馬斯克的Nealink和其他科技公司也開展了類似的研究和開發工作。Facebook團隊堅持認為,從思想到文字不再是科幻小說,互聯網永遠不會錯過你想的任何事情。
人體神經通過電信號傳遞信息,如果“破譯”了這些電信號我們能否重塑器官功能?事實證明,人體幾乎每個器官都有了專屬的“起搏器”:
這是一種電子裝置,由體外言語處理器將聲音轉換為一定編碼形式的電信號,通過植入體內的電極系統直接興奮聽神經來恢復、提高及重建聾人的聽覺功能。近二十多年來,隨著高科技的發展,人工耳蝸進展很快,已經從實驗研究進入臨床應用。現在全世界已把人工耳蝸作為治療重度聾至全聾的常規方法。
腦深部電極刺激
通過立體定向手術將刺激電極植入腦的深部神經核團或其它神經組織并進行電刺激,從而改變相應核團或神經環路的興奮性,用來治療某些神經精神疾病。在過去的20年,電刺激技術治療飛速發展,現在已經成為臨床治療帕金森病、特發性震顫和肌張力障礙等運動障礙病的重要療法。
心臟起搏器是一種植入于體內的電子治療儀器,通過脈沖發生器發放由電池提供能量的電脈沖,通過導線電極的傳導,刺激電極所接觸的心肌,使心臟激動和收縮,從而達到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙的目的。在應用起搏器成功地治療緩慢性心律失常、挽救了成千上萬患者生命的同時,起搏器也開始應用到快速性心律失常及非心電性疾病,如預防陣發性房性快速心律失常、頸動脈竇暈厥、雙室同步治療藥物難治性充血性心力衰竭等。
植入眼內替代視網膜的電子芯片上有1 500個小方塊,它們排列在一個約1平方厘米的網格上,每個小方塊都含有一個光電二極管、放大器和電極。當光線照在一個光電二極管上時,就會產生微弱的電流,經過放大器增強后,傳送到電極上,刺激附近的雙極細胞產生信號,通過視神經傳送到大腦。照射在光電二極管上的光線越多,產生的電流就越強。
2008年,植入視網膜的芯片為英國的色素性視網膜炎患者特霍打開了一扇面向世界的窗戶,他可以看見約1米外一張A4打印紙大小的范圍。通過這扇窗戶,特霍可以分辨出人和物體的基本外形和輪廓,尤其是在明暗反差強烈的時候。但是,植入芯片并沒有足夠的電極來產生清晰的圖像。另外,通過芯片,他眼里只有灰色的東西,感覺不到色彩,因為芯片還不能區分不同光線的波長。
膀胱起搏器類似于心臟起搏器,是一種植入體內長期使用的神經調節治療手段,通過弱電脈沖影響骶神經,調控膀胱、括約肌和盆底神經反射。簡單來說,就是能讓主管膀胱和排尿的神經準確向大腦送達‘開’、‘關’信號。”據了解,該治療尤其適用于因患各種疾病造成的急迫性尿失禁、尿頻尿急等膀胱過度活動癥癥狀,以及非梗阻性慢性尿潴留以及間質性膀胱炎排尿相關的等經保守治療效果不理想的患者。
胃起搏器
"胃癱"是胃部出現動力障礙,如進食時胃部沒有如常擴大,患者即使進食不多亦很快會有飽腹感覺。胃蠕動欠佳亦會影響排空功能,令食物長時間滯留在胃內,延長飽滯的感覺。"胃起搏器"的運作原理與常見的"心臟起搏器"相似,通過微創手術把約6厘米長的儀器植入患者體內,以電擊刺激胃部,恢復胃部蠕動功能,促進消化系統的正常運作,讓患者能如常進食。
骶神經電刺激術俗稱腸道起搏器植入術,是國際上治療頑固便秘及大便失禁的嶄新方法,國外已應用數年。它是一種植入式可程控的骶神經調節系統用于治療保守治療無效或不耐受保守治療的頑固性便秘及大便失禁。癥狀的減輕使病人能夠恢復日常的正常活動,如:工作、散步,參加社會活動,能整夜安睡,外出就餐,并可重返工作崗位等。
俄羅斯一名在新西伯利亞一家婦產醫院工作的婦產科醫生亞歷山大?沃爾切克在自己的皮下植入了6塊芯片,其中一些完全類似于房門鑰匙,能打開工作單位的大門和閘機,其余芯片的工作頻率不同,能保存800到1千字節的信息。其中一塊負責儲存名片,其他的用于解鎖計算機、保存密碼等。他下一步打算植入密碼器和血糖儀。據估計,全球已有一萬多人在體內植入了芯片。
資料來源:
https://www.dailymail.co.uk/health/article-6395033/Could-scientists-turn-thoughts-speech-Hope-paralyzed-patients-talk-again.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Implant
https://www.youlai.cn/yyk/article/24202.html
http://jd.zol.com.cn/681/6810708.html
http://news.ifeng.com/gundong/detail_2012_05/06/14345704_0.shtml