作為國家布局的未來產(chǎn)業(yè),腦機接口近年來發(fā)展勢頭迅猛,正加速從實驗室走向臨床應用。
日前,中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心,聯(lián)合復旦大學附屬華山醫(yī)院,與相關企業(yè)合作,成功開展了 中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗,成為繼美國之后第二個開展侵入式腦機接口臨床試驗的國家。
畫面里這位通過腦控玩賽車游戲的男性,就是我國首例侵入式腦機接口臨床試驗的受試者。他曾因高壓電事故導致四肢截肢,今年3月完成植入手術后,他僅用2到3周的時間,就實現(xiàn)了在手機電腦上操縱光標,完成下象棋、玩賽車等功能。下一步他將用3到6個月的時間,嘗試對機械臂、輪椅等智能設備進行意念操控。
這次由我國科學家自主研制進入臨床的侵入式腦機接口系統(tǒng),只有硬幣大小,手術不用整體貫穿顱骨,而是在大腦運動皮層上方的顱骨上,“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設備,再在凹槽中打一個5毫米大小的穿刺孔。系統(tǒng)前端5~8毫米是超柔性神經(jīng)電極,需要通過微創(chuàng)手術植入,雖然大小只有頭發(fā)絲的1%,但結構極其復雜,每一個電極的前端都有32個傳感器,能夠精細地捕捉腦組織內(nèi)部神經(jīng)細胞的微弱信號。這是目前全球尺寸最小、柔性最強的神經(jīng)電極。
中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心研究員 趙鄭拓:柔軟到我彎折它的電極需要用到的力,跟我們大腦中一個神經(jīng)元跟另外一個神經(jīng)元相互碰撞的這個力差不多大小,使得電極本身在大腦中和大腦組織可以長期和諧共存,它不會激活免疫反應、激活排異反應。
相關團隊還研發(fā)了在線學習框架,實現(xiàn)神經(jīng)解碼器的動態(tài)優(yōu)化,可以在十幾毫秒的窗口期內(nèi)完成神經(jīng)信號特征提取、運動意圖解析及控制指令生成。
腦機接口通常根據(jù)設備與大腦組織的接觸程度,分為侵入式、半侵入式和非侵入式三類,其中侵入式采集信號質(zhì)量最好,難度也最大。這次的成果標志著中國成為繼美國之后,全球第二個開展侵入式腦機接口臨床試驗的國家。
未來,腦機接口有望讓失明者、失語者等恢復功能,也能讓腦中風、漸凍癥、阿爾茲海默病等患者的病情得到改善,推動人工智能為人腦賦能。
編輯: | 虞宏 |
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