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突破!清华大学团队公布

来源:央视新闻
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截瘫患者通过意念

控制光标移动和持握

35岁的截瘫患者小白,在去年12月接受了无线微创脑机接口植入手术,经过两个多月康复训练,目前他已经能够实现意念控制光标移动。医生介绍,通过脑机接口,可获取大脑运动区的神经信号,再通过解码体现患者的运动意图,从而实现“意念控制活动”。

另一名患者是四肢瘫痪长达14年的杨先生。他在去年10月接受了植入手术,这也是我国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,部分恢复了抓握功能,平均能在十秒内把水瓶或者物件拿到指定的位置。


不光如此,他还能自如地用脑信号来控制机械手,并在瘫痪后第一次拿起水瓶自己喝水

杨先生说:“你在想它(拿水瓶)的同时,就能攥上了。老幸福了,对提高生活质量有很大帮助。”杨先生妻子也对此十分惊喜,她期待随着科技进步,杨先生可以自主完成更多日常活动。

意念控制动作

究竟如何实现?

专家介绍,在杨先生头部植入的仅有硬币大小的装置集成了脑机接口处理器、无线通信和供电接口以及用来采集脑电波的电极。植入位置位于颅骨外侧,只有电极进入颅骨内,贴在硬脑膜外。此外,这套系统还包括信息采集供电模块、脑电波解码翻译模块,以及气动手套外骨骼等。

病人体内外分别有一个线圈,外面的线圈既能够隔着皮肤供应电,也能够把病人大脑里的脑信号传输出来,实现了无线的供电和无线的通信,再用采集到的信号来指挥气动手套外骨骼。
专家介绍,脑机接口分为非侵入式、侵入式、半侵入式三类:
  • 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;

  • 侵入式直接将电极植入大脑皮层,可获得最高质量的神经信号,但对患者来说创伤大、风险高;

  • 清华大学开发的无线微创脑机接口为半侵入式,将电极植入患者大脑硬膜外,不破坏神经组织,可获得较高信号强度和分辨率,同时降低了免疫反应和损伤神经细胞的风险。
脑机接口应用前景广泛

或可用于治疗癫痫、认知障碍等

当前世界主要国家都将未来视为“脑科学时代”,我国也在2017年启动了中国“脑计划”,其中脑机接口是重要组成部分。

中国科学院院士,中国科学院脑智卓越中心学术主任蒲慕明介绍,目前脑机接口的应用主要是在医学领域,全球科学家开展的脑机接口临床试验,多数是针对高位截瘫患者的功能恢复

在此次临床试验中,除了读取大脑运动皮层信息之外,联合团队还专门设计了对大脑感觉信息的记录通道。“不仅运动皮层有记录,它还有一个感觉区皮层的记录,可记录反馈信息。”

当大脑能够接收到发出动作的反馈信息后,动作思维就形成了一个完整的信息回路,将大大提升脑机接口在神经医学领域应用的效果。蒲慕明介绍:“比如说癫痫治疗,在有效果之后就可以停止刺激,是闭环的系统。”

接下来,团队的目标是通过迭代开发打造一个通用的微创脑机接口平台,用于癫痫、认知障碍等更多脑疾病的康复。

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