在严重的运动障碍的许多挫败感中，交流的困难肯定是最严重的。科技界并没有为那些受锁定综合征，ALS和严重中风等疾病困扰的人提供太多帮助，但是初创公司Cognixion旨在提供一种新颖的大脑监控形式，结合现代界面，可以使语音和互动变得遥遥无期。更简单，更快捷。

该公司的Cognixion One头戴式耳机可密切跟踪大脑活动，从而使佩戴者可以在多个方向上指示光标（如抬头显示器上的遮阳板所示），或者从各种菜单和选项中进行选择。无需进行任何物理移动，借助Alexa等现代语音界面，用户不仅可以高效地进行交流，还可以自由访问大多数人认为理所当然的各种信息和内容。

但这不是奇迹机器，也不是灵丹妙药。这是开始的方式。

全面改革已有数十年历史的大脑技术

每个有运动障碍的人都有不同的需求和能力，并且有各种各样的辅助技术可以满足其中许多需求。但是，这些技术和界面中有许多已经使用了数十年或数十年的历史-医疗设备在智能手机和高速移动连接的时代尚未更新。

不幸的是，某些最陈旧的界面是那些受到最严重限制的人使用的界面：那些动作仅限于头部，面部，眼睛或什至是单眼皮的界面，例如著名的“ Jean-Dominique Bauby”潜水钟和蝴蝶。”

工具箱中的工具之一是脑电图或EEG，它涉及通过记录电信号的头皮上的斑块来检测大脑中的活动。但是，尽管它们在许多方面都可用于医学和研究，但脑电图还是嘈杂且不精确的-而不是例如，感觉皮层的哪个子区域等等，更多的是用于发现大脑的哪些区域活跃。当然，您必须戴上带电极的浴帽（通常是油腻的导电凝胶），这不是任何人想要花一个多小时才能做的事情，更不用说每天一整天了。

然而，即使在肢体残疾最严重的人中，认知也常常没有受到损害-实际上，脑电图研究已经证明了这一点。这使Cognixion的联合创始人兼首席执行官Andreas Forsland对这种古老技术的进一步可能性感到好奇：“使用EEG的脑机接口能否成为可行的通信系统？”

大约五年前，他在一项研究中首次将脑电图用于辅助目的。他们正在研究让人们控制屏幕光标的其他方法，其中包括用于检测头部运动的加速度计，并尝试将EEG读数集成为另一个信号。但这远非突破。

一个现代化的实验室，带有一个连接到接收器和笔记本电脑的EEG帽-这是如何使用EEG的一个示例。图片来源： BSIP /通用图片组（通过Getty Images）

他摆脱了困难：“使用只读系统，如今使用EEG的方式并不好；其他耳机的采样率很慢，并且对于实时界面而言不够准确。最好的BCI在实验室中，并连接到湿电极上-太杂乱了，它的确是入门者。那么我们如何用干燥的无源电极来复制它呢？我们正在尝试解决一些非常棘手的工程问题。”

福斯兰德和他的同事们发现，局限性不仅在于脑电图本身，还在于其实施方式。这种类型的脑部监测用于诊断和研究，而不是实时反馈。就像将拖拉机拖入阻力赛。脑电图不仅经常缓慢，彻底地检查可能持续几秒钟的大脑多个区域，而且它产生的信号也可以通过过时的统计方法进行分析。因此，认知开始于对两种实践的质疑。

提高扫描速度比使传感器或其他东西超频更为复杂。必须通过收集一定数量的数据来推断大脑中的活动。但是这些数据是被动收集的，因此福斯兰德（Forsland）尝试将一种活动元素引入其中：一种有节奏的电刺激，以大脑区域反映的方式，但是根据其状态而略有变化-几乎就像回声定位一样。

他们通过在视觉皮层区域（头部的后部和周围）自定义的六个EEG通道来检测这些信号，并使用机器学习模型来解释传入的数据。该系统在iPhone上本地运行卷积神经网络-几年前实际上是不可能的-该系统不仅可以在短时间内发出信号，而且可以做出准确的预测，从而实现更快，更流畅的交互。

结果是，在由手机提供动力的无线耳机中，亚秒级的延迟具有95-100％的精度。Forsland说：“速度，准确性和可靠性已达到商业水平-我们可以与当前EEG范例中的同类产品相媲美。”

临床神经病学家William Goldie博士已经使用和研究了EEG和其他大脑监测技术数十年（并且一直自愿帮助Cognixion开发和测试头戴式耳机），对该技术做出了积极的评价。

他说：“绝对有证据表明，脑电波活动以可预测的方式对思维方式做出反应。” 几年前研究了这种刺激和反应。“这很令人着迷，但是在那时，它就像是在一个神秘的魔术世界中。现在，这些新技术和我们如今拥有的计算机化技术正在重新出现。对我来说，这是一个开放的领域，我认为在临床上可能会非常有效。”

BCI，认识UI

福斯兰（Forsland）告诉我的第一件事是“我们是一家UI公司。” 而且，即使他后来描述的神经接口方面的进步，即使不能解决眼前的问题，也意义不大：帮助患有严重运动障碍的人快速，轻松地表达自己的想法。

可悲的是，这不是很难想象提高对“竞争”之类的东西吹 - 吹管和开关，让用户费力地移动光标向右，从右多一点，涨，涨多了几分，然后点击：一封信！注视检测当然是对此的一个很大的改进，但是它并非总是一种选择（眼睛并不总是像人们希望的那样工作），并且最好的眼动追踪解决方案（例如Tobii Dynavox平板电脑）也不是便携式的。

为什么这些界面不应该像其他任何界面一样现代和流畅？团队着眼于此并考虑其下一代EEG的功能来制作UI。

目标Cognixion界面向用户显示的图像，带有用于确定，否，短语和工具的按钮。

他们的解决方案采用了旧的范例，并将它们与现代的虚拟助手和优先考虑快速响应和共同需求的放射状设计相结合。所有这些都在iPhone上的应用程序中运行，其显示反映在遮阳板中，充当HUD和朝外的显示屏。

每天的问题和答案很容易触及，不是说一个单一的想法，而是至少是一会儿的专注或偏头。是的，不，谢谢，等等。然后有一些空位可以将准备好的演讲录入到姓名中，菜单命令等。然后是一个带有单词和句子级预测功能的键盘，该键盘允许弹出常用字词而无需将其拼写出来。

“我们已经对依赖交换机的人员进行了系统测试，他们可能需要30分钟才能做出2个选择。我们将耳机戴在患有脑瘫的人身上，然后她输入我们的名字并在2分钟内点击播放。” Forsland说。“这太荒谬了，每个人都在哭。”

戈尔德（Goldie）指出，有一些学习曲线。“当我戴上它时，我发现它会识别模式并遵循这些模式，但是对我来说，它也是一种教导的模式。您正在训练系统，也在训练您-这是一个反馈循环。”

“我可以成为房间里最大的人”

一个发现它非常有用的人是DJ克里斯·本尼迪克特（Chris Benedict），公共发言人和残疾倡导者，他本人患有运动障碍性脑瘫。它限制了他的动作和说话能力，但是并不能阻止他在各种活动中旋转（数字）记录，也不能阻止他通过电子邮件解释他使用头戴式耳机的经历。（并且您可以在上面的视频中看到他亲自进行演示。）

他告诉我：“尽管它不是我一直需要的工具，但它绝对有助于我的交流，”他告诉我。“特别是当我需要快速响应或在嘈杂的地方时，通常是当您是DJ时发生的情况。如果我将其与蓝牙扬声器一起佩戴，我将成为房间中最响亮的人。” （他总是会讲话，因为“你永远不知道什么时候可能需要一些音乐。”）

头戴式耳机提供的好处使您对现有辅助技术缺乏哪些知识（以及许多人认为是理所当然的东西）有所了解。

“我可以使用它进行交流，但同时由于遮阳板的原因，我可以与与之交谈的人进行目光交流。我不必盯着我和其他人之间的屏幕。这确实帮助我与人建立了联系。”本尼迪克特解释说。

“因为它是头戴式耳机，所以我不必担心进出地方，所以我的椅子上没有多余的体积，不必担心门口会被损坏。耳机也很平衡，因此不会使我的头向后或向前倾斜，也不会使我的脖子向下压，”他继续说道。“当我第一次使用它进行校准时，它会测量我的个人活动范围，因此键盘和选项特别适合我在屏幕上。它也可以随时重新校准，这很重要，因为并非每天我的运动范围都相同。”

由于成本低廉和兼容设备种类繁多，Alexa一直对残障人士非常有帮助，它也是Cognixion界面的一部分，本尼迪克特对此表示赞赏，他本人已将该系统用于智能家居和其他用途。他说：“对于其他系统，这不是您可以做的，或者如果可以选择的话，它确实很复杂。”

下一步

正如本尼迪克特（Benedict）所展示的那样，对于某些人来说，像Cognixion这样的设备具有很大的意义，并且希望它会被包含在必然多样化的辅助技术生态系统中。

Forsland表示，该公司正在与社区紧密合作，从用户到临床顾问（例如Goldie）以及其他专家（例如言语治疗师），以使One耳机达到最佳状态。但是，与该类中的许多设备一样，障碍是如何在财务和后勤方面将其真正摆到人们的头上。

Cognixion正在申请FDA批准以获取耳机的成本，该耳机由电话供电，不及集成屏幕和处理器的费用高，并由保险承保。但与此同时，该公司正在与从事神经和心理研究的临床和公司实验室合作。换句话说，您可能会在其中找到普通而麻烦的EEG设置。

该公司已经筹集了资金，并且正在寻求更多的资金（硬件开发和医疗追求并不便宜），并且还获得了许多赠款。

Cognixion One耳机可能距离更广泛的使用还有几年的时间（FDA从来不着急），但这使公司有时间改进设备并包括新的改进。与许多其他辅助设备（例如开关或操纵杆）不同，该设备很大程度上受软件限制，这意味着更好的算法和UI工作将大大改善它。尽管许多公司都在等待诸如Neuralink之类的公司创建现代人机界面，但Cognixion已经为一群从中受益匪浅的人这么做了。