肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)会导致闭锁状态(LIS),特点是瘫痪,并最终呼吸衰竭、补偿通过人工通风,1或者完全LIS(不过),额外的眼部肌肉全部瘫痪。脑-机接口(bci)被用来让瘫痪的人重新获得基本的沟通,2尽管当前基于BCIs与综合领先指标病人不成功。3我们提供第四类案件的证据建立通信的综合领先指标可能与代谢BCI基于近红外光谱(NIRS)。
病例报告。
2012年8月,一个67岁的女人(视频1上首页®网站首页Neurology.orgCERES)承认,一个机构的apallic患者附属图宾根大学的4周。病人被诊断患有球零星的ALS 2007年5月,作为2009年闭锁,完全锁定在2010年5月,根据诊断经验丰富的神经学家。她的丈夫说,她失去了交流的能力,这是去年可能通过她的眼睛,大约27个月入学前(表e 1;e -病人)。她被人工通风2007年9月以来,美联储通过经皮内镜胃造口术管2007年10月以来,在家庭护理。没有其他通信与眼球运动,肌肉,或辅助通讯设备是可能的在录取的时候(得分0 ALS的48功能评定量表——)4(视频2)。她的认知功能是通过一个广泛的神经生理学检查评估基于与事件相关脑电位(e-Assessment;图e 1),显示完整的认知功能。在这项研究中,因为它使得基于脑电图培训使用类似的范式,BCI没有导致稳定成功的沟通。5第二次住院2周(第二期),第三四周期间在家里发生在2013年。这项研究是医学伦理委员会批准的图宾根大学的教职员工和法定监护人的知情同意了。
方法。
大脑皮层的功能激活听觉处理正确的或不正确的语句进行评估与检测技术,可以应用在床边,成本相对较低,检测脑血流动力学变化缓慢响应(图1一个)。我们使用含有10 - 20块听力提出了句子(事实上真或假),与intersentence间隔(ISI)的25秒,需要开发相应的血流动力学反应。有具有已知答案的句子(如“你出生在汉堡”),和句子与未知的答案,所谓开放的句子(如,“你想要从左到右”)。病人奉命认为“是”或“不”在每个句子。句子记录与丈夫的声音(主要照顾者),但在一些会话人未知的病人拼写问题控制对于任何偏见。三军情报局后反馈了:“你的答案被认为是是的,”或“你的回答被认为是不”(图1 b)根据在线分类(视频2 - 4)。我们预处理测量变化的时间序列数据,提取部分对应于25秒每个句子的ISI(数据点),并采用二进制分类yes和no大脑反应使用支持向量机(e-SVM)。
(A)大脑氧化和脱氧血红蛋白的变化记录了etg - 4000光学地形系统(日立医疗有限公司,日本东京)覆盖感觉运动皮层和颞区域。图中显示病人的近红外光谱传感器和接收器连接到她的头。(B)句子的结构,提出了由近红外spectroscopy-based脑机接口。(C)分类性能的基础上,具有已知答案的问题时期1,由12课程分布在14日105真正的和95错误的句子。会议需要一个已知的问题答案是蓝色的。会议13和14包含20个橙色的开放式问题。(D)分类性能的每个会话与已知答案时期2(会话分布在28日8天140真的和140错误的句子)。(E)的分类性能具有已知答案的每个会话期3(27会话2周,135真的和135错误的句子)。会议28到32包含50个开放式问题。会议标志着一个黑色小三角形组成的句子用一个陌生的声音记录; all other sessions were recorded with the voice of the husband. The classification results of the open sentences in parts 1 and 3 were derived from the assumed correct answers the husband had noted before the sessions. The session sequence for sessions with known answers follows the numbers below the respective bars. The sessions with open answers were interspersed in time between the sessions with known answers in period 3 but were moved to the end of the figure to underscore their importance. The chance level is marked by a black horizontal line; the average performance level is marked in blue.
结果。
水中分类患者的检测数据从二十五秒期间句子陈述后,病人认为答案时,产生了明显不同的脱氧作用水平“是”和“不是”的答案所有3培训时间(图飞行)。正确答案的百分比为71.67% (t11(t = 4.73), 75.71%27(t = 7.38),和76.30%26= 8.43)的“是”和“不是”的答案在3期,所有显著不同的机会,p< 0.01 (图1中,汉英依照表)。阳性预测值为80.9%,阴性预测值为72.9%。sentence-induced变化的分类脱氧ISI成果只有chance-level前,这表明大脑的变化相关的句子表示就没有创造是的/不分化。会议8 - 12第三期相隔11天,包含相同的具有已知答案的问题。两个会议导致100%正确分类。会议28日和29日也相隔11天,包含相同的开放式问题,导致100%正确的答案(e-Replication)。
讨论。
使用技术,我们获得显著高于chance-level答案的综合领先指标病人在一段时间。76.30%在过去培训时期的整体性能和100%正确的性能在某些会议表明,这是一个可行的方法来重建患者交流综合领先指标高两次试验法的稳定性。从一个案例推广到所有的综合领先指标病人是不可能的,但检测方法的可访问性和简单性等标准免费获取算法的使用支持向量机应该鼓励和促进精确的复制。代谢bci可能因此打破了难以忍受的“沉默”的综合领先指标。
确认
作者承认:谢谢教授吴克群Kansaku从全国残疾人康复中心,Tokorozawa,日本,提供电极,和本·夏博士和卡佳Kraemer帮助准备实验。
脚注
编辑、页面1852年
补充数据首页Neurology.org
作者的贡献:Gallegos-Ayala和n Birbaumer设计了脑机接口和培训执行。a . Furdea写程序的评估和分析。k . Takano导致培训、评估和分析的第二部分研究。c.a Ruf组织培训和编辑报告。g . Gallegos-Ayala h·福罗,n . Birbaumer写的报告。
研究经费:德意志Forschungsgemeinschaft (DFG Koselleck项目),Bundesministerium毛皮陶冶和大幅减退(01 gq0831, 16 sv5838k),大脑产品,德国,巴登-符腾堡州Stiftung Gilching。这篇文章所支付的加工费是UKT Tuebingen (Birbaumer教授)。
披露:g . Gallegos-Ayala支持国家高等教育部长,科学,技术和创新(SENESCYT)、厄瓜多尔。a . Furdea k . Takano c .革命联合阵线,h·福罗报告没有披露相关的手稿。n Birbaumer支持大脑产品、Gilching德国的德意志Forschungsgemeinschaft Bundesministerium皮毛陶冶和大幅减退,巴登-符腾堡州Stiftung。去首页Neurology.org为充分披露。
- 收到了2013年9月1日。
- 接受的最终形式2014年1月30日。
- ©2014美国神经病学学会的首页
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