中国突破了脑机接口技术(健康中国 奋发有为)(2)
一方面,通过植入脑机接口NEO,将内机埋在颅骨内,电极覆盖在硬膜外,保证颅内信号质量的同时,不破坏神经组织;另一方面,它采用近场无线供电和传输信号,植入颅骨的体内机无需电池。
“我们在设计上力求规避并发症。如果脑积液漏了,这个装置就会长期被浸泡,感染几率非常大,所以我们没有突破硬膜,而是在硬膜外‘施工’。也就是说,装置底下是一个包裹着重要脑组织的水囊,我们没有把水囊捅破,而是在脑膜表面采集脑信号,这就不会损伤脑组织。”赵国光说。
“在我们的系统中,给‘脑机’充电、信号采集都是无线的,所谓‘里应外合’。这样患者能够更快适应这种装置,既满足了记录的采样率,又保证能量的长期供给。”赵国光说。
第三步,埋好了处理器,能捕捉信号了,接下来的问题就是如何将脑信号“解码”成计算机语言。
成功接受手术10天后,老杨出院回家。居家使用时,体外机要隔着头皮,给体内机供电、接收脑内神经信号,再传送到电脑或手机上,最终实现脑机接口通信。
“我们遇到了无数毫秒级的电信号,就跟天书一样,不分析都不知道它代表什么。所以,解码非常重要。”赵国光说,“解成什么码?解成计算机能够听懂的码,就是0和1。解码后,就可以转换成各种生活场景,比如控制抓取物体的气动手套、控制电动轮椅、开关电视机,这些动作都可以通过意念掌控。”
经过3个月居家康复训练,老杨已能够通过脑电活动驱动气动手套,实现自主喝水等脑控功能,且抓握准确率超过90%——这就是本文开头的那一幕。而患者脊髓损伤功能性评分(ASIA)和感觉诱发电位测量等指标,也都有所改善。
脑机接口将造福更多患者
“我们特别感谢老杨,他第一个吃螃蟹,反映出旺盛的生命力和恢复健康的强烈愿望。”赵国光说,“通过脑机接口技术,老杨能在3个月内有显著改善,无论对患者、患者家庭还是对医护人员、工程技术人员和设备厂家来说都令人振奋,激励我们更积极地去探索更多未知领域。”
未来脑机接口技术的应用场景非常广泛。通过记录和解读大脑信号,实现大脑和计算机之间的直接通信,不仅可以帮助渐冻症、脊髓损伤、癫痫等脑疾病患者康复,而且有望实现脑机融合智能、拓展人脑信息处理的能力,具有广泛应用前景。
以癫痫治疗为例,赵国光团队接待过一位15岁的女孩。她癫痫缠身12年,发作时右手剧烈抽搐,伴有整条腿痉挛,一个月发作高达700多次。赵国光介绍,通过把相应的装置和电极放入患者脑部,术后第一个月,癫痫发作减少到480次,第二个月骤减至57次,第五个月时停止发作。
等到这个女孩来复查时,由于疾病消除,整个人的状态好转了,医护人员差点没认出来。“能帮助患者解除痛苦,回归正常生活,这是我们当医生的最大幸福。”赵国光说。
事实上,脑机接口概念提出至今已有50年。近年来,相关研究成为各国竞相研发追逐的热门赛道。赵国光表示,在这条赛道上,中国目前处于第一集团,发展非常快,“我们期待着0到1的原创,也需要1到100的飞跃;通过1到100、100到1000的数据分析,又能促进原创科技的发展。每一个赛道、每一个阶段,我们都要持续发力。”
在赵国光看来,正常人的活动,好比是大脑功能区在独唱,功能受损后,独唱的声音消失了。“脑机接口的出现,就是希望周边的人合唱起来,代替独唱,把乐章再继续演奏下去。”
为了完成好这个健康大合唱,中国技术团队将继续探索下去。
(责编:白宇、卫嘉)