腦機接口,這頗有些高大上和科幻感的詞正悄悄走進我們的生活。而社交網絡上,一說起腦機接口,往往會首先想到國外的某些公司的最新進展。

其實,我國在腦機接口方面,一直在穩步前進。腦機接口、神經技術和神經科學研究都是“中國腦計劃”的重點領域,該計劃從“十三五”規劃就已經開始實施了。

早在2020年,浙江大學宣布成功完成了中國首例腦機接口(BCI)植入手術。這項手術由浙江大學和浙江大學醫學院附屬第二醫院聯合完成,幫助一名因車禍完全癱瘓的72歲男子通過人機接口技術實現了完成諸多動作。經過訓練后,這名男子可以通過意念控制外部機械臂和操作器,進行握手、端飲料、吃油條和打麻將等活動。

來源:中新網

腦機接口技術通過在大腦與外部設備之間建立新的通信和控制通道,使得即使脊髓和神經通路受損,但大腦皮層仍然功能正常時,通過計算機解讀大腦信號來控制外部設備。研究團隊關鍵成員王躍明介紹,微電極陣列被直接插入運動皮層,以檢測個體神經元的放電頻率,并成功穩定了獲取的信號。這也證明了在老年患者中使用植入式腦機接口的可行性。未來這項研究的臨床應用將進一步擴展到語言、感覺、認知等更復雜的功能重建。

到了2024年2月,我國團隊又取得了新進展,首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科賈旺教授團隊聯合清華大學洪波教授團隊,利用微創腦機接口技術,首次成功幫助高位截癱患者實現意念控制光標移動。

這名35歲的男性患者因5年前的意外事故導致頸椎高位截癱,完全失去自理能力。去年12月19日,賈旺團隊成功為患者實施微創無線腦機接口植入手術,將微型腦機接口處理器植入患者顱骨中,并成功采集到腦膜外的感覺運動腦區神經信號。術后第10天,患者順利出院,居家后通過遠程指導進行康復訓練。經過近兩個月的訓練,患者不僅可以通過意念驅動氣動手套抓握水瓶,還能控制電腦屏幕上的光標移動,實現與科技電子產品的交互。

這項技術有望為高位截癱、肌萎縮側索硬化等神經功能障礙患者提供全新的康復治療方向,為他們恢復生理功能、回歸社會帶來新的希望。

2024年6月天津大學腦機交互與人機共融海河實驗室團隊與南方科技大學等合作開發了全球首個可開源的片上腦智能交互系統MetaBOC。該系統通過培養的“大腦”與電極芯片耦合,利用編解碼及刺激-反饋技術,實現了機器人在避障、跟蹤、抓握等任務中的無人控制,并完成了多種類腦計算的啟發工作。這項技術為混合智能和類腦計算等前沿科技領域的發展提供了革命性的推動力。

研究團隊首次證實了物理場促進人源性腦類器官生長發育的作用,厘清了低強度聚焦超聲對大腦調控的原理機制,為片上腦機接口提供了更好的智能基礎。該研究成果發表在國際期刊《大腦》上,顯示了片上腦系統在醫療康復領域的巨大應用潛力。天津大學副校長明東教授表示,片上腦-機接口作為腦機接口領域的重要新興分支,未來有望在混合智能、類腦計算等領域產生深遠影響。

來源:天津大學

腦機接口作為一種前沿技術,正逐步改變我們對大腦和機器之間關系的理解。盡管我們已經取得了顯著的進展,但未來的道路依然充滿挑戰。從技術角度來看,我們需要解決信號解碼的精確性、實時性和穩定性問題,以便實現更加自然和高效的人機交互。從倫理和法律角度來看,腦機接口帶來的隱私保護、數據安全和倫理道德問題同樣不容忽視。

總的來說,腦機接口并不是外國的專利,在我國發展勢頭也同樣迅猛。腦機接口不僅是一項技術革新,更是人類探索自身潛能和與外部世界互動方式的重要里程碑。我們期待,在不遠的將來,腦機接口能夠真正實現大腦與機器的無縫連接,為人類社會的發展注入新的動力和活力。

作者:Denovo,分析化學博士

審核專家:首都醫科大學附屬北京天壇醫院創傷神經外科 研究員 劉偉明

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