医药科技

侵入式脑机接口研究取得新突破

本报讯 (通讯员方序 许紫莹 记者郑纯胜)浙江大学近日对外宣布“双脑计划”科研新成果:该校求是高等研究院与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作,首次实现侵入式脑机接口控制机械臂书写汉字。志愿者只需想象正常的书写过程,通过侵入式脑机接口,解析运动区的神经信号,就能获取书写轨迹,并控制机械臂书写出来。
这次实现用意念书写汉字的张大伯,已经76岁高龄,正是4年前国内第一例植入式脑机接口患者。当年高位截瘫的他,通过脑机接口控制机械臂,重获进食、握手等运动能力。
浙江大学脑机调控临床转化研究中心神经疾病分中心主任、浙大二院神经外科张建民教授表示,像拿饮料、点击电脑上的麻将牌等动作的背后,都是信号发送、传输和解码等一系列复杂的过程。和这些大关节运动相比,书写汉字是手腕、手指的精细运动,研究难度更大。目前国内已经实现的脑控中文书写方式,主要是利用键盘输入,而浙大脑机接口团队挑战了笔画笔顺轨迹解码的难题。
据浙大二院神经内科副主任、功能神经外科组组长朱君明介绍,汉字和英文不一样,英文是基于26个字母的排序,而汉字则是与结构、笔画相关,这也决定了脑机接口对汉字识别的难度更高。为了解码汉字书写轨迹,去年年初,张大伯就已经开始训练,直到去年9月才有了突飞猛进的发展。如今,浙大脑机接口书写汉字,在离线状态下100个常用汉字的分类正确率达到91.3%;在语言模型辅助下,在线正确率可提高至96.2%。
据了解,目前脑机接口分为侵入式、半侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口因为获取的信号质量较高,信号解读更为精准,已成为全球研究的热点和难点。
张建民表示,脑机接口研究对偏瘫、失语、渐冻症患者的临床治疗和康复具有重要意义,但相关技术要真正应用到实际,还需克服诸如植入电极后信号衰减、最大限度避免芯片植入对大脑造成损伤等技术难题。