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台裔醫師大腦皮層植電極助失語者恢復溝通
2021-07-19

來源:中央社 記者周世惠

匿名Pancho的美國民眾自2003年車禍後癱瘓且失語,研究人員在他大腦皮層植入電極,現在他可以對外溝通。締造這項科學里程碑的靈魂人物是台裔科學家張復倫。

加州大學舊金山分校(UCSF)台裔神經外科醫師張復倫(Edward Chang)16日接受中央社專訪表示,這項研究證明科技可以為失去語言能力的人恢復溝通,帶來新的前景。

「把128個扁平且薄的電極感應器,植在大腦語言區的表層,記錄大腦活動訊號,經由連結的電腦接收這些訊號並翻譯成文字」,用以幫助中風、脊髓損傷或神經性退化疾病而失去說話能力的患者,找回溝通。

這不是科幻小說的內容,而是張復倫領軍的研究,目前被認定是第一個從人類大腦活動直接解碼完整詞彙的成功案例。

使用大腦表面的感應裝置,將大腦活動和訊號轉化為文字,這份名為「透過『腦機介面』恢復手臂和語言功能」(簡稱BRAVO,Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice)的研究,發表在15日出刊的「新英格蘭醫學期刊」(The New England Journal of Medicine)。另外兩位共同作者是張復倫研究室的生技博士生麥茨格(Sean Metzger)和劉潔西(音譯,Jessie Liu)。

張復倫成長於舊金山灣區,父母張澤球、王薇來自台灣。科學和文藝都是張復倫的興趣,在東岸念大學時,他一度想念電影當導演;進到加州大學舊金山分校醫學院之前,他曾在上海中醫藥大學研習一年針灸。

他於2015年榮獲布拉瓦尼克國家生命科學獎(Blavatnik National Laureate for Life Sciences),獲獎理由是表彰他在解讀語音神經密碼的貢獻。2020 年張復倫獲選進入美國國家醫學院(National Academy of Medicine)的殊榮。

就像大腦傳送訊息讓手或腳移動,大腦也向聲帶、下巴等發送訊號以便發出聲音。許多癱瘓人士無法控制那些肌肉,即使大腦準備好了傳遞訊息,那些訊息卻被困住。

張復倫的團隊正是把這一段彌補起來,「解碼患者大腦想要說出的話」,但不是解讀失語者的感受、或讀心術。

基於隱私保護,這項研究中的38歲受試者暱稱為Pancho,原是加州一處酒莊的工作人員,20歲的夏天,他在觀看一場足球賽後發生車禍,胃部嚴重受傷。手術治療出院後,他以為能夠逐漸邁向康復之路,沒想到一起身就嘔吐暈眩,經診斷是術後血栓導致腦損傷,接下來是漫長的癱瘓和失語。

根據紐約時報14日報導,3年前Pancho決定接受這個腦神經研究時,研究團隊沒有把握他大腦的語言區處於15年「休眠狀態」,是否能被喚醒、再次說話。

在長達81週、50次的臨床測試,研究人員請他嘗試說出50個常用詞彙,包括「肚子餓」、「音樂」和「電腦」。

張復倫植入Pancho大腦皮層的電極感應器會透過一條電線,將訊號傳輸到一台電腦,把Pancho「想」說的話,顯示在電腦螢幕上。

Pancho在受試中第一個清晰句是「我的家人在外面」。現在要他表達「我的護士在外面」、「請給我眼鏡」都毫無問題。被問到「你今天好嗎」,他能清楚回答「我非常好」。

加州大學舊金山分校的新聞稿指出,正常人一分鐘能說150到200個字彙,這套系統能以每分鐘18個字的速度、93%正確率從大腦活動訊號翻譯受試者的溝通內容。未來會繼續改善語音速度、加大詞彙量,以及擴大臨床試驗範圍。

張復倫於去年獲邀擔任加大舊金山分校醫學院神經外科主任。讓他引以為傲的是「團隊的醫師技術精湛,而且深富同情心」。

張復倫謙虛地告訴記者說,他在學生時代不是成績最好的人,他認為遠比好成績更重要的是「熱愛你所做的事情」。

他喜歡幫助別人而且發現自己雙手靈巧,在神經外科領域找到他的熱情與挑戰。對他而言,「大腦是最有趣和最令人興奮的領域,但也是人們最痛苦的地方,因此決定畢生奉獻給大腦研究。」

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