美國(guó)開(kāi)發(fā)無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)，可讓受試者用意念控制機(jī)械臂

　　腦機(jī)接口技術(shù)的原理是，當(dāng)人類(lèi)思考運(yùn)動(dòng)時(shí)，大腦運(yùn)動(dòng)皮層中的神經(jīng)元會(huì)產(chǎn)生微小的電流，如果思考的運(yùn)動(dòng)不同，激活的神經(jīng)元也不同。通過(guò)傳感器收集這種電流，再使用信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等，就可以將受試者的意念轉(zhuǎn)化為機(jī)器臂的實(shí)際行動(dòng)。

腦機(jī)接口技術(shù)，資料圖

　　近日，美國(guó)一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種可與大腦無(wú)創(chuàng)連接的腦機(jī)接口，能讓人用意念控制機(jī)器臂連續(xù)、快速運(yùn)動(dòng)，其效果接近于過(guò)去需要在腦部植入傳感器的有創(chuàng)腦機(jī)接口。研究人員提出一種基于連續(xù)追蹤模式的訓(xùn)練框架，并通過(guò)“源成像技術(shù)”提高對(duì)想象運(yùn)動(dòng)連續(xù)追蹤的解碼精度，實(shí)現(xiàn)了一種效果較好的無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口系統(tǒng)。

　　使用這種系統(tǒng)的受試者，只需佩戴一頂可測(cè)量腦電波的帽子，并想象移動(dòng)手臂，就可以讓與系統(tǒng)相連的機(jī)器臂隨意念而動(dòng)，能讓機(jī)器臂追逐屏幕上的光標(biāo)。這種無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口的效果，已接近了過(guò)去一些需要在腦部植入傳感器的有創(chuàng)腦機(jī)接口。

　　研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)展這種無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)，希望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體義肢更加準(zhǔn)確和連續(xù)的控制，以幫助那些因中風(fēng)等原因而失去運(yùn)動(dòng)能力的人。

　　近年來(lái)，國(guó)際科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界都對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)行了關(guān)注和投入。此前，美國(guó)匹茲堡大學(xué)、加州理工大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)均通過(guò)植入式腦機(jī)接口技術(shù)，讓殘障人士控制機(jī)械手。在中國(guó)，浙江大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等多所高校也在這一領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)行了多年探索。在二○一四年，浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)已通過(guò)在志愿者大腦內(nèi)植入皮層腦電微電極，實(shí)現(xiàn)“意念”控制機(jī)械手完成“石頭、剪刀、布”手指運(yùn)動(dòng)。

張先生如今可借助腦機(jī)接口技術(shù)來(lái)完成部分動(dòng)作，圖自澳門(mén)日?qǐng)?bào)

　　早前，由浙江大學(xué)求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成的腦機(jī)接口技術(shù)，可讓四肢癱瘓人士用大腦直接控制機(jī)械手臂，完成握手、飲食、玩麻將等復(fù)雜動(dòng)作。

　　抓、握、移……這些動(dòng)作背后是信號(hào)發(fā)送、傳輸和譯碼等一系列復(fù)雜的過(guò)程。腦機(jī)接口就是在大腦和假肢等外部設(shè)備之間建立一條直接傳輸大腦指令的信道。在脊髓及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)渠道損壞，但大腦皮層功能尚健全的情況下，讓大腦直接控制外部設(shè)備。

　　據(jù)了解，該項(xiàng)研究于2019年8月經(jīng)過(guò)浙大二院醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并得到志愿者和家屬的知情同意后開(kāi)始進(jìn)行。結(jié)果表明，老齡患者能夠利用植入式腦機(jī)接口進(jìn)行復(fù)雜而有效的運(yùn)動(dòng)控制。這項(xiàng)成果將有助于肢體癱瘓患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能重建，從而提高生活質(zhì)量，未來(lái)也將在輔助運(yùn)動(dòng)、功能重建、老年機(jī)能增強(qiáng)等更多領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響。