截癱患者通過意念

控制光標(biāo)移動和持握

35歲的接口截癱患者小白，在去年12月接受了無線微創(chuàng)腦機(jī)接口植入手術(shù)，新突現(xiàn)用經(jīng)過兩個(gè)多月康復(fù)訓(xùn)練，破肢目前他已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)意念控制光標(biāo)移動。癱瘓醫(yī)生介紹，通過腦機(jī)接口，可獲取大腦運(yùn)動區(qū)的神經(jīng)信號，再通過解碼體現(xiàn)患者的運(yùn)動意圖，從而實(shí)現(xiàn)“意念控制活動”。

另一名患者是四肢癱瘓長達(dá)14年的楊先生。他在去年10月接受了植入手術(shù)，這也是我國首例無線微創(chuàng)腦機(jī)植入手術(shù)。目前楊先生通過意念控制手套外骨骼，部分恢復(fù)了抓握功能，平均能在十秒內(nèi)把水瓶或者物件拿到指定的位置。

△楊先生根據(jù)指令將水瓶放到指定位置

不光如此，他還能自如地用腦信號來控制機(jī)械手，并在癱瘓后第一次拿起水瓶自己喝水。

楊先生說：“你在想它（拿水瓶）的同時(shí)，就能攥上了。老幸福了，對提高生活質(zhì)量有很大幫助。”楊先生妻子也對此十分驚喜，她期待隨著科技進(jìn)步，楊先生可以自主完成更多日常活動。

意念控制動作

究竟如何實(shí)現(xiàn)？

專家介紹，在楊先生頭部植入的僅有硬幣大小的裝置集成了腦機(jī)接口處理器、無線通信和供電接口以及用來采集腦電波的電極。植入位置位于顱骨外側(cè)，只有電極進(jìn)入顱骨內(nèi)，貼在硬腦膜外。此外，這套系統(tǒng)還包括信息采集供電模塊、腦電波解碼翻譯模塊，以及氣動手套外骨骼等。

病人體內(nèi)外分別有一個(gè)線圈，外面的線圈既能夠隔著皮膚供應(yīng)電，也能夠把病人大腦里的腦信號傳輸出來，實(shí)現(xiàn)了無線的供電和無線的通信，再用采集到的信號來指揮氣動手套外骨骼。

專家介紹，腦機(jī)接口分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類：

• 非侵入式腦機(jī)接口通過頭皮采集腦電波，安全性最高，但信號質(zhì)量低，功能有限；

• 侵入式直接將電極植入大腦皮層，可獲得最高質(zhì)量的神經(jīng)信號，但對患者來說創(chuàng)傷大、風(fēng)險(xiǎn)高；

• 清華大學(xué)開發(fā)的無線微創(chuàng)腦機(jī)接口為半侵入式，將電極植入患者大腦硬膜外，不破壞神經(jīng)組織，可獲得較高信號強(qiáng)度和分辨率，同時(shí)降低了免疫反應(yīng)和損傷神經(jīng)細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn)。

腦機(jī)接口應(yīng)用前景廣泛

或可用于治療癲癇、認(rèn)知障礙等

當(dāng)前世界主要國家都將未來視為“腦科學(xué)時(shí)代”，我國也在2017年啟動了中國“腦計(jì)劃”，其中腦機(jī)接口是重要組成部分。

中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明介紹，目前腦機(jī)接口的應(yīng)用主要是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，全球科學(xué)家開展的腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)，多數(shù)是針對高位截癱患者的功能恢復(fù)。

在此次臨床試驗(yàn)中，除了讀取大腦運(yùn)動皮層信息之外，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)還專門設(shè)計(jì)了對大腦感覺信息的記錄通道。“不僅運(yùn)動皮層有記錄，它還有一個(gè)感覺區(qū)皮層的記錄，可記錄反饋信息。”

當(dāng)大腦能夠接收到發(fā)出動作的反饋信息后，動作思維就形成了一個(gè)完整的信息回路，將大大提升腦機(jī)接口在神經(jīng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的效果。蒲慕明介紹：“比如說癲癇治療，在有效果之后就可以停止刺激，是閉環(huán)的系統(tǒng)。”

接下來，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是通過迭代開發(fā)打造一個(gè)通用的微創(chuàng)腦機(jī)接口平臺，用于癲癇、認(rèn)知障礙等更多腦疾病的康復(fù)。