Cognixion公司的头戴设备为ALS患者提供了一种沟通工具

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肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种进行性神经退行性疾病，会影响肌肉控制，大多数患者会发展到因疾病本身或者必要的气管切开术而丧失语言能力的阶段。由于眼球运动通常能保留更长时间，追踪患者目光的辅助技术有助于他们进行交流，但最终眼球运动的控制能力也可能丧失。这会让患者陷入一种“locked-in syndrome”的状态，无法与他们的亲人和护理人员进行交流，在生命的最后阶段有时这种情况会持续一年多。

未来或许不必如此。脑机接口（BCI）公司Cognixion近日宣布了一项临床试验，研究将其Axon - R头戴设备用作ALS晚期患者的交流设备（https://clinicaltrials.gov/study/NCT06810219）。该公司希望为一群没有已被证实的替代方案的人群提供一种交流工具。

“我们正在努力解决我们所能发现的最棘手的问题，”Cognixion公司的首席技术官Chris Ullrich说道。将该头戴设备用于这一用途需要把脑机接口（BCI）技术与人工智能和增强现实技术相结合。

Cognixion公司的脑机接口（BCI）技术是如何工作的？

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这种非侵入式头戴设备通过放置在颅骨后部枕叶上的电极来监测大脑活动。这些电极利用脑电图（EEG）这种标准的大脑监测技术来检测一种被称为稳态视觉诱发电位（SSVEP，steady state visual evoked potentials）的信号，这是大脑对以固定间隔（也许每秒闪烁8到15次）闪烁的图像的一种自然反应。

Axon - R设备能够检测到在用户增强现实视野内以不同频率呈现的多个选项（如不同的字母、单词或短语）中的选择。该设备可以提供字母组供用户选择，然后再提供该组中的单个字母；就像智能手机的自动补全功能一样，它还能根据用户最初的选择提示可能的单词或短语。

生成的信息可以自动朗读出来，也可以显示在患者面部旁边的前置屏幕上。Ullrich说，对于晚期ALS患者来说至关重要的是，大脑反应仅通过注意力就能触发，不需要用户直接注视他们想要选择的选项。

Cognixion公司还开发了一种辅助人工智能系统，该公司将其称为“conversational co-pilot”，以帮助患者更快速地生成话语。该人工智能将针对每位患者进行定制，根据患者现有的讲话或书写示例进行训练，并且理想情况下，在用户做出一些初始选择后，能够根据整个短语或句子的提示来回应信息。该公司预计这将实现“接近对话速度”的交流。

ALS试验的目标是什么？

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“（对话速度）一直是许多脑机接口（BCI）研究的圣杯，”Brendan Allison说道，他是加利福尼亚大学圣地亚哥分校和脑机接口协会（BCI Society）的一名研究人员，他未与Cognixion司合作。但一般来说，宣称的最快表现（以每分钟单词数衡量）需要在受控的实验室环境下进行，有时还会对词汇有所限制。

Ullrich说，虽然Cognixion公司计划追踪每分钟的单词数，但这项研究将优先考虑患者基于视觉诱发电位（VEP）进行选择的速度，以及患者和护理人员在对话中的主观体验。

Allison指出，在这个领域的成功是非常相对的。他说：“如果你面对一个每分钟零单词沟通量的人，那么即使达到每分钟一个单词——这也是巨大的进步。”虽然自然流畅的交流将是一项了不起的成就，但对于晚期ALS患者来说，任何形式的交流都将是一种福音。使用辅助交流的患者经常会参与到有关自身护理和临终决策的重要选择中，而这些系统（无论速度如何）的可靠性将是伦理和法律事务中的一个关键因素。

Cognixion公司脑机接口（BCI）技术的其他应用

根据美国疾病控制与预防中心（U.S. Centers for Disease Control and Prevention）的数据，ALS在美国大约影响30000人，每年新增确诊病例约5000例（https://www.cdc.gov/als/abouttheregistrymain/about-amyotrophic-lateral-sclerosis-als.html）。Cognixion公司的这项研究目前正在ALS Association的帮助下招募参与者。

Axon - R设备带有供开发者使用的工具和反馈功能，它是Cognixion One头戴式设备的研究版本。2023年，Cognixion One头戴式设备获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的突破性设备认定，该认定计划旨在帮助简化针对未满足需求的医疗设备的审批流程（https://www.cognixion.com/blog/2023/5/3/cognixion-receives-fda-breakthrough-device-designation-for-its-brain-computer-interface-with-augmented-reality-for-assistive-communication）。Cognixion公司目前将Axon - R作为一个研究平台出售，起售价为25000美元。最终的消费型Cognixion One将不需要具备所有相同的功能，但价格尚未确定。

Ullrich指出，该公司的技术作为一个多功能的交流和控制平台，可能对处于ALS早期阶段的患者，以及患有其他影响行动能力或交流能力疾病（如脑瘫、多发性硬化症或脊髓损伤）的人群也有用。

脑机接口（BCI）辅助语音的另一个主要方法是使用植入电极，并记录大脑中与生成语音相关部位的信号。更广泛地说，脑机接口技术正在被研究用于多种用途，例如轮椅或机器人假肢的控制、游戏与娱乐，以及大脑健康和活动的常规监测。