失语症患者可以“说话”,瘫痪患者可以指挥机械......通过他们的“思想”。近年来,随着脑机技术的不断发展,一些曾经只存在于科幻电影中的场景,频频出现在我们的视野中。
近日,清华大学科研团队公布了两例,两名高位截瘫患者分别通过无线微创脑机接口实现精神控制光标运动,精神控制手套外骨骼握住,其中一名患者四肢瘫痪14年,首次实现“用手喝水”。
截瘫患者通过大脑。
控制光标移动和握持。
35岁的截瘫患者小白去年12月接受了无线微创脑机接口植入手术,经过两个多月的训练,他已经能够实现精神控制光标运动。 据医生介绍,通过脑机接口,可以获取大脑运动区的神经信号,然后通过解码来反映患者的运动意图,从而达到“精神控制活动”。
另一位患者是杨先生,他已经四肢瘫痪了14年。 他于去年10月接受了植入手术,这也是国内首例无线微创脑机植入手术。 目前,杨先生通过意念控制手套外骨骼,并部分恢复了抓握功能,平均10秒即可到达水瓶或物体的指定位置。
不仅如此,他还能够用大脑信号控制机器人,瘫痪后第一次拿起水瓶自己喝了起来。
杨先生说,“你可以一边想一边拿着它(拿着水瓶)。 年老快乐对提高生活质量有很大帮助。 杨先生的妻子对此也感到惊喜,她期待着科技的进步,让杨先生能够独立完成更多的日常活动。
头脑控制着行动。
究竟是怎么回事?
据专家介绍,植入杨先生头部的硬币大小的装置集成了脑机接口处理器、无线通信和电源接口,以及用于收集脑电波的电极。 植入部位位于颅骨外侧,只有电极进入颅骨并附着在硬膜外麻醉上。 此外,该系统还包括信息采集电源模块、脑电波解码和转换模块、气动手套外骨骼。
患者内外各有线圈,外线圈不仅可以与电分离,还可以在患者大脑中传输脑信号,实现无线供电和无线通信,然后利用采集到的信号指挥气动手套外骨骼。
据专家介绍,脑机接口分为三类:非侵入式、侵入式和半侵入式
非侵入式脑机接口通过头皮采集脑电波,安全性最高,但信号质量低,功能有限; 将电极侵入性直接植入大脑皮层可产生最高质量的神经信号,但对患者具有高度侵入性和风险; 清华大学研发的无线微创脑机接口是半侵入式的,在不损伤神经组织的情况下,将电极植入患者大脑的硬膜外,可以达到高信号强度和分辨率,同时降低免疫应答和神经细胞损伤的风险。 脑机接口具有广泛的应用。
或者可用于癫痫、认知障碍等。
目前,世界主要国家将未来视为“脑科学时代”,中国也在2017年启动了中国的“脑计划”,其中脑机接口是其中的重要组成部分。
中国科学院院士、中科院脑智能卓越研究中心学术主任蒲沐明介绍,目前脑机接口的应用主要在医学领域,全球科学家开展的脑机接口临床试验大多是为了高度截瘫患者的功能恢复。
在这项临床试验中,除了从大脑的运动皮层读取信息外,联合团队还专门设计了一个通道来记录大脑中的感觉信息。 “运动皮层不仅有记录,还有记录反馈的感觉皮层的记录。 ”
当大脑能够接收到动作的反馈信息时,动作思维就会形成一个完整的信息循环,这将大大提高脑机接口在神经医学领域的应用效果。 蒲沐明介绍:“比如癫痫**,刺激有效果后就可以停止,是一个闭环系统。 ”
接下来,该团队的目标是通过迭代开发,为癫痫和认知障碍等更多脑部疾病创建一个通用的微创脑机接口平台。
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