中國首次實(shí)現(xiàn)意念控制機(jī)械手臂 通過在人腦植入電極

在之前研究成功基礎(chǔ)上，中國首次用病人顱內(nèi)植入電極意念控制機(jī)械手臂，并成功完成高難度的肢體運(yùn)動(dòng)——“石頭、剪刀、布”這一猜拳動(dòng)作。這一研究，使得腦機(jī)接口技術(shù)的臨床應(yīng)用向前邁進(jìn)了一大步，已基本達(dá)到世界最高層次。

8月25日，在浙江杭州的浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院里，浙大求是高等研究院教授鄭筱祥通報(bào)了中國該領(lǐng)域的最新成果。她介紹，研究腦機(jī)接口的目的是希望通過腦機(jī)接口這一新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人腦對(duì)外部機(jī)械的有效控制。一定程度上解決臨床上因中風(fēng)、漸凍人、腦卒中后肢體癱瘓等其他肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙患者。

腦卒中是目前全球第二大致死疾病，每年死亡病例達(dá)620萬。其中約有170萬患者出現(xiàn)卒中相關(guān)性嚴(yán)重并發(fā)癥，導(dǎo)致殘疾，而肢體癱瘓是主要?dú)埣舶Y狀。通過該項(xiàng)研究可實(shí)施運(yùn)動(dòng)功能重建，從而改善病人生活質(zhì)量。

浙二醫(yī)院神經(jīng)外科主任張建民介紹，此次參與臨床試驗(yàn)的小劉患有復(fù)雜性難治性癲癇，需要行顱內(nèi)埋藏電極來進(jìn)一步分析皮層腦電。通過開顱電極埋藏手術(shù)，小劉大腦表面的運(yùn)動(dòng)感覺區(qū)被植入了一塊長4厘米、寬8厘米的電極。

電極可持續(xù)監(jiān)測(cè)其腦電活動(dòng)。通過小劉十多次“石頭、剪刀、布”的動(dòng)作，科研人員建立相關(guān)模型。“解密”的腦電信號(hào)再“指揮”機(jī)械手，控制其手指活動(dòng)，目前吻合的準(zhǔn)確度達(dá)到80%左右。此外，通過對(duì)小劉的腦波進(jìn)行判斷，機(jī)械手還能與其玩“石頭，剪刀，布”的游戲。

上世紀(jì)九十年代中期以來，面向運(yùn)動(dòng)的腦機(jī)接口經(jīng)歷了迅速的發(fā)展。二十一世紀(jì)以來，國際頂尖實(shí)驗(yàn)室先后實(shí)現(xiàn)了大鼠意念壓桿、猴子意念取食及人腦電控機(jī)械手抓取巧克力等。發(fā)達(dá)國家紛紛投入巨資啟動(dòng)腦計(jì)劃研究，其中腦機(jī)接口技術(shù)作其中重要一項(xiàng)。

在全球范圍內(nèi)，目前國際上腦機(jī)接口技術(shù)在人腦中的應(yīng)用已可以較好地實(shí)現(xiàn)意念控制下對(duì)某一具體物件(如紙杯、球)的成功抓握，即這種控制精確到手指動(dòng)作的水平。

“目前國際上通過“意念”控制外部設(shè)備還有很漫長的路要走，但這一技術(shù)的發(fā)展前景讓人向往。一旦相關(guān)技術(shù)成熟之后，在可預(yù)見的未來，該領(lǐng)域的研究將會(huì)擴(kuò)展到日常生活的各個(gè)方面，甚至可以增強(qiáng)和擴(kuò)展正常人的生理機(jī)能。”鄭筱祥如是說。

2年前，浙江大學(xué)成功提取并破譯了猴子大腦關(guān)于抓、勾、握、捏四種手勢(shì)的神經(jīng)信號(hào)，使得一只名為“建輝”的猴子如同《阿凡達(dá)》中的鋼鐵戰(zhàn)士一樣，通過“意念”控制一只機(jī)械手進(jìn)行不同的動(dòng)作。在此基礎(chǔ)上2年后的本次突破具有重大而深遠(yuǎn)意義！