72岁高位截瘫患者“意念”喝可乐，脑机接口新突破

脑机接口一直是全球科技界的重点研究领域，目前，非入侵式脑机接口研究逐渐成为各路科技巨头和创企的主攻方向，并且目前非入侵式脑机接口设备已经在CES 2020大会上展出。

▲Nextmind非入侵式脑机接口设备

 
日前，高位截瘫患者张先生借助“意念”用“一只手”拿起可乐，并成功喝进嘴里，一举登上热搜。以上成果由浙江大学求是高等研究院“脑机接口”团队公布，是中国首例植入式脑机接口临床转化研究。

据了解，此次项目名为“植入式脑机接口临床转化应用研究”，由浙大二院张建民教授团队与浙江大学求是高等研究院郑筱祥教授、王跃明教授团队合作完成。

1、手术机器人辅助方式完成微电极植入

在取得张先生和家属的知情同意及签字后，张建民教授团队通过手术将Utah阵列电极植入张先生控制右侧上肢运动的运动神经皮层的第5层（共6层）。该阵列电极仅有4mm*4mm大小，上面分布着100个电极针脚，每一个针脚都能够检测到1个甚至多个神经元细胞放电。为了避免误差，团队还在手术过程中采用了步进为0.1mm的手术机器人，这也让该手术成为全球首例成功利用手术机器人辅助方式完成的电极植入手术。

电极的另一端连接的是一台计算机，后者内置了鲁棒在线解码器与反馈式学习系统，能够实时记录大脑的神经信号，并转化为机械臂的动作指令，最终形成一个“双向互适应的闭环脑机接口系统”。

微电极植入示意图

2、脑神经信号的采集和分析

目前国际上已报道的植入式脑机接口案例中，患者均为中青年人，此次项目中的患者为老年人，脑神经信号的稳定性也有所减弱。该团队引入非线性、神经网络算法，设计了一套专门针对高龄患者的方案，最终实现了较好的脑神经信号采集和分析效果。

脑神经信号采集反馈流程示意图

3、患者和机械手的磨合训练

该团队首先通过电脑屏幕上的鼠标操控训练、机械臂指定方向运动等内容进行训练，然后再模拟饮水、进食等动作。通过循序渐进的方式，历经4个月，实现了目前的成果。
 

训练过程

4、脑机接口将成广大瘫患病人的福音

此次脑机接口技术临床应用的成功，证明了我国脑机接口技术已经具备实际应用的能力，并且患者可以借助该技术完成的动作已经较为丰富，可以极大提升患者的生活质量。
 
据了解，目前全球脑中风，脑及脊髓损伤导致肢体运动瘫痪后遗症的病人接近1亿，仅中国就有两三千万。尽管目前入侵时脑机接口植入并非永久性的，但对于广大瘫患病人而言，脑机接口已经极大的改变了他们的生活，让他们看到了提高生活质量的希望。
 
5、脑机接口应用场景

作为一项与生物体息息相关的技术，脑机接口技术的成熟也需要进行临床研究。自2005年开始，越来越多的企业和机构通过侵入式或非侵入式的方式开展临床研究，并取得了突破性的进展。
 
相比于国外，国内对于“脑机接口”的研究还处于早期，且在方向上更偏向于非侵入式。基于非侵入式的方式，人们只需要借助带有电极的头部可穿戴设备即可获取信号。相比于侵入式，非侵入式或许在信息获取干扰性、准确性方面不如前者，但也避免了人体的排异反应和手术的风险等。
 
落地方面，脑机接口的价值最大场景在医疗领域，多个案例已经证明，采用脑机接口技术，能够帮助残障人士、老年人进行对应的恢复训练，或是重新获得肢体控制能力、感知能力等。此外在教育、娱乐、军事、运动等领域，脑机接口的潜在市场也是极大的。国内一些企业推出的非侵入式脑机接口设备已经开始商用，但在一些非医疗市场，产品的落地受到了来自社会对数据安全、伦理等方面的质疑。
 
来源：电子发烧友综合自镁客网、智东西、看看新闻等