不是科幻！我国脑机接口技术新进展：四肢瘫痪14年患者“脑控喝水”

行(xing)业新闻 2024.03.05

失(shi)语者能“开口(kou)说话(hua)”、瘫痪(huan)患者可通过“意念(nian)”指挥机(ji)械(xie)……近年(nian)来，随(sui)着脑机(ji)接口(kou)技术不断发展，一些(xie)以往只(zhi)存在(zai)(zai)于科幻电影中的(de)场景，频频出现(xian)在(zai)(zai)我们(men)的(de)视野中。

近日，清华大(da)学科研团队公布了(le)两(liang)个案例，两(liang)位(wei)高位(wei)截瘫(tan)患(huan)者(zhe)分别通过无线微创脑机(ji)接(jie)口实现了(le)意念控制光标移动、意念控制手套外骨(gu)骼持(chi)握(wo)，其中一(yi)(yi)名患(huan)者(zhe)四肢瘫(tan)痪14年来，第一(yi)(yi)次(ci)实现了(le)“用手喝水(shui)”。

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(kou)，可获(huo)取(qu)大(da)脑运(yun)动(dong)区的神经信号，再通过解码(ma)体现(xian)患者的运(yun)动(dong)意(yi)图，从而实现(xian)“意(yi)念控制活动(dong)”。

另一名患者是四肢(zhi)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(ping)均能在十秒内把水(shui)瓶或者物件拿(na)到指定的位置。

不光如此(ci)，他还能自如(ru)地用脑信号来控制(zhi)机械手，并在瘫痪后(hou)第一次(ci)拿起水瓶自己喝水。

杨先生说：“你在想它(ta)（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(xian)生妻子也对(dui)此(ci)十分(fen)惊喜(xi)，她期待随着科技进(jin)步，杨先(xian)生可(ke)以自主完(wan)成更多日常活动。

意念控制动作究竟如何实现？

专(zhuan)家(jia)介绍，在(zai)(zai)杨先生头部植入(ru)的(de)仅有硬(ying)币(bi)大(da)小(xiao)的(de)装置(zhi)集成了脑(nao)(nao)机接口(kou)处理器、无(wu)线(xian)通信(xin)和供电接口(kou)以及用来采(cai)(cai)集脑(nao)(nao)电波的(de)电极。植入(ru)位置(zhi)位于颅(lu)骨外侧，只有电极进入(ru)颅(lu)骨内，贴(tie)在(zai)(zai)硬(ying)脑(nao)(nao)膜外。此(ci)外，这套(tao)(tao)系统还(hai)包括信(xin)息采(cai)(cai)集供电模(mo)块、脑(nao)(nao)电波解(jie)码翻译模(mo)块，以及气动手套(tao)(tao)外骨骼等。

病(bing)人(ren)体内外(wai)(wai)分(fen)别有一个线(xian)圈，外(wai)(wai)面的(de)(de)线(xian)圈既能够(gou)隔(ge)着(zhe)皮肤(fu)供应(ying)电，也能够(gou)把病(bing)人(ren)大(da)脑(nao)里(li)的(de)(de)脑(nao)信号(hao)(hao)传(chuan)输出来(lai)，实现了(le)无(wu)线(xian)的(de)(de)供电和无(wu)线(xian)的(de)(de)通信，再用采集到的(de)(de)信号(hao)(hao)来(lai)指挥气动手套外(wai)(wai)骨骼。

专家(jia)介绍，脑机接(jie)口分为非侵(qin)入(ru)(ru)式(shi)、侵(qin)入(ru)(ru)式(shi)、半侵(qin)入(ru)(ru)式(shi)三(san)类：

非侵入(ru)式脑(nao)机接口通过(guo)头(tou)皮采集脑(nao)电波，安全性最高，但信号质量低，功能有限；
侵入式直接将电(dian)极植入大脑皮层，可获得最高质量的神经信(xin)号，但对患(huan)者来说创伤大、风险高；
清华大学开发的无(wu)线微创(chuang)脑机接口为半侵入式，将电极植入患者大脑硬膜外，不破(po)坏神经(jing)组织，可(ke)获得较(jiao)高信号强度和分辨率，同时降(jiang)低了免疫反应(ying)和损伤(shang)神经(jing)细胞的风(feng)险(xian)。

脑机接口应用前景广泛(fan)或可用于治疗癫痫、认(ren)知(zhi)障碍(ai)等(deng)

当前(qian)世(shi)界主要国(guo)家都将(jiang)未来视为(wei)“脑科(ke)学时(shi)代”，我(wo)国(guo)也在(zai)2017年启动(dong)了中国(guo)“脑计划”，其中脑机(ji)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(shi)验(yan)中，除了(le)读取大(da)脑运(yun)动皮(pi)(pi)层(ceng)信(xin)息(xi)(xi)之外，联合团队还(hai)专门设计了(le)对大(da)脑感(gan)(gan)觉(jue)信(xin)息(xi)(xi)的记录(lu)通道。“不(bu)仅运(yun)动皮(pi)(pi)层(ceng)有记录(lu)，它还(hai)有一个感(gan)(gan)觉(jue)区皮(pi)(pi)层(ceng)的记录(lu)，可(ke)记录(lu)反馈信(xin)息(xi)(xi)。”