“腦機(jī)接口”是一種新興的神經(jīng)界面技術(shù),它是在人或動(dòng)物腦與外部設(shè)備之間建立的直接連接通路,即使不通過直接的語言和行動(dòng),,大腦的所思所想也可以借由這條通路向外界傳達(dá)。在腦機(jī)接口技術(shù)的幫助下,,殘疾人可以控制家電,、假肢,,甚至輸入字母。
美國匹茲堡大學(xué)2008年在開發(fā)用大腦直接控制的義肢上取得了重大突破,。研究人員在猴子大腦的運(yùn)動(dòng)皮層上植入了微型電極陣列,,通過計(jì)算機(jī)與做成人手臂形狀的機(jī)械假肢連接。電極陣列感受到的來自神經(jīng)細(xì)胞的脈沖信號(hào)被計(jì)算機(jī)接收并分析,,最終可轉(zhuǎn)化為機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng),。試驗(yàn)結(jié)果顯示,猴子通過思維控制機(jī)械手臂抓握,、翻轉(zhuǎn),、拿取,行動(dòng)自如地完成了進(jìn)食動(dòng)作,。
該研究團(tuán)隊(duì)的主要負(fù)責(zé)人Andrew B. Schwartz教授在會(huì)上做了精彩演講,,據(jù)他介紹在去年2月,獲得美國FDA批準(zhǔn),,該團(tuán)隊(duì)完成了首例高位脊髓損傷52歲的女性患者的腦機(jī)接口手術(shù),,患者已經(jīng)成功完成抓握、持物,、吃東西等基本動(dòng)作,,真正做到了“身隨心動(dòng)”。他介紹說,,更好地了解神經(jīng)元群體功能是系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)展,。
國內(nèi)處于研究前沿的兩家單位,清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、浙江大學(xué)求是高等研究院也分別報(bào)告了他們的最新研究進(jìn)展,。由于信號(hào)質(zhì)量低,電極接觸不可靠,,使用非侵入性的頭皮腦電圖僅適用于短期實(shí)驗(yàn),,這給腦機(jī)接口技術(shù)的臨床應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院的洪波教授提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的腦計(jì)算機(jī)接口,,通過微創(chuàng)手術(shù)直接記錄病人大腦皮層表面的神經(jīng)信號(hào),,取得了長期可用性和高性能。他們的新技術(shù)與現(xiàn)有的技術(shù)相比,,在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)最小化的同時(shí),,還實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定的神經(jīng)信號(hào)記錄。針對(duì)漢語的語言音素神經(jīng)編碼研究,,已經(jīng)獲得部分突破,,未來有望把神經(jīng)信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為合成語音,讓殘疾人把思維直接轉(zhuǎn)換成語音通過計(jì)算機(jī)“說出來”,。
浙江大學(xué)朱君明教授展示了利用非人類靈長類動(dòng)物建立腦機(jī)接口系統(tǒng),。研究者在猴子的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層(M1區(qū))及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(PMd)各植入一個(gè)猶他電極,,記錄M1及PMd區(qū)的神經(jīng)信號(hào),利用廣義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模式識(shí)別算法對(duì)猴子腕部搖桿軌跡以及不同的抓握手勢進(jìn)行解碼分析,,實(shí)現(xiàn)了利用腦電信號(hào)對(duì)機(jī)械假肢的實(shí)時(shí)控制,。猴子可以通過意念直接控制機(jī)械手完成四種不同的抓握手勢,正確率可以達(dá)到85%,。
大會(huì)主席清華大學(xué)左煥琮教授認(rèn)為,,過去的10年,腦機(jī)接口技術(shù)的迅速發(fā)展以及美歐臨床試驗(yàn)的成功,,使得腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué),、臨床醫(yī)學(xué)和信息工程交叉研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)問題。當(dāng)前的腦機(jī)接口系統(tǒng)可用于感覺,、運(yùn)動(dòng)功能的重建和神經(jīng)精神疾病的治療,。一旦相關(guān)技術(shù)成熟,在可預(yù)見的未來,,該領(lǐng)域的新技術(shù)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。
美國匹茲堡大學(xué)2008年在開發(fā)用大腦直接控制的義肢上取得了重大突破,。研究人員在猴子大腦的運(yùn)動(dòng)皮層上植入了微型電極陣列,,通過計(jì)算機(jī)與做成人手臂形狀的機(jī)械假肢連接。電極陣列感受到的來自神經(jīng)細(xì)胞的脈沖信號(hào)被計(jì)算機(jī)接收并分析,,最終可轉(zhuǎn)化為機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng),。試驗(yàn)結(jié)果顯示,猴子通過思維控制機(jī)械手臂抓握,、翻轉(zhuǎn),、拿取,行動(dòng)自如地完成了進(jìn)食動(dòng)作,。
該研究團(tuán)隊(duì)的主要負(fù)責(zé)人Andrew B. Schwartz教授在會(huì)上做了精彩演講,,據(jù)他介紹在去年2月,獲得美國FDA批準(zhǔn),,該團(tuán)隊(duì)完成了首例高位脊髓損傷52歲的女性患者的腦機(jī)接口手術(shù),,患者已經(jīng)成功完成抓握、持物,、吃東西等基本動(dòng)作,,真正做到了“身隨心動(dòng)”。他介紹說,,更好地了解神經(jīng)元群體功能是系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)展,。
國內(nèi)處于研究前沿的兩家單位,清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、浙江大學(xué)求是高等研究院也分別報(bào)告了他們的最新研究進(jìn)展,。由于信號(hào)質(zhì)量低,電極接觸不可靠,,使用非侵入性的頭皮腦電圖僅適用于短期實(shí)驗(yàn),,這給腦機(jī)接口技術(shù)的臨床應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院的洪波教授提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的腦計(jì)算機(jī)接口,,通過微創(chuàng)手術(shù)直接記錄病人大腦皮層表面的神經(jīng)信號(hào),,取得了長期可用性和高性能。他們的新技術(shù)與現(xiàn)有的技術(shù)相比,,在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)最小化的同時(shí),,還實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定的神經(jīng)信號(hào)記錄。針對(duì)漢語的語言音素神經(jīng)編碼研究,,已經(jīng)獲得部分突破,,未來有望把神經(jīng)信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為合成語音,讓殘疾人把思維直接轉(zhuǎn)換成語音通過計(jì)算機(jī)“說出來”,。
浙江大學(xué)朱君明教授展示了利用非人類靈長類動(dòng)物建立腦機(jī)接口系統(tǒng),。研究者在猴子的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層(M1區(qū))及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(PMd)各植入一個(gè)猶他電極,,記錄M1及PMd區(qū)的神經(jīng)信號(hào),利用廣義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模式識(shí)別算法對(duì)猴子腕部搖桿軌跡以及不同的抓握手勢進(jìn)行解碼分析,,實(shí)現(xiàn)了利用腦電信號(hào)對(duì)機(jī)械假肢的實(shí)時(shí)控制,。猴子可以通過意念直接控制機(jī)械手完成四種不同的抓握手勢,正確率可以達(dá)到85%,。
大會(huì)主席清華大學(xué)左煥琮教授認(rèn)為,,過去的10年,腦機(jī)接口技術(shù)的迅速發(fā)展以及美歐臨床試驗(yàn)的成功,,使得腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué),、臨床醫(yī)學(xué)和信息工程交叉研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)問題。當(dāng)前的腦機(jī)接口系統(tǒng)可用于感覺,、運(yùn)動(dòng)功能的重建和神經(jīng)精神疾病的治療,。一旦相關(guān)技術(shù)成熟,在可預(yù)見的未來,,該領(lǐng)域的新技術(shù)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。