科幻電影中,幾根電極植入腦中就能讓人進入計算機世界,用意念就能把想法變成現實。如今,科幻走進現實。
在屏幕提示下,76歲的志愿者張大伯想象著所要書寫的文字,并通過意念控制外部機械臂,用時20秒在白板上描繪出“浙江大學腦機接口”8個字。
近日,植入腦機接口電極的中國第一人張大伯實現用意念寫字。據介紹,4年前,他已實現用意念控制機械臂喝水、握手和打麻將。
張大伯是如何完成漢字書寫的?浙大二院神經外科副主任、功能神經外科組組長朱君明表示,張大伯只需想象正常的書寫過程,這個書寫過程可以被運動區(qū)的神經元活動反映出來,研究團隊通過對運動區(qū)神經信號的解析,可以獲得張大伯所想象的書寫軌跡,并控制機械臂進行書寫。
浙江大學腦機調控臨床轉化研究中心神經疾病分中心主任、浙大二院神經外科張建民教授介紹,實現用意念寫字,最難的是準確解碼漢字的特殊筆畫和空間結構。為此,團隊把一些常見漢字的結構進行分解,從提取與書寫偏旁部首有關的神經特異性表征入手,逐漸找到漢字解碼的規(guī)律。
5年前,因一場車禍,張大伯頸椎以下截癱,但大腦功能尚健全,意識清楚。一次偶然的機會,他了解到浙江大學在利用植入式腦機接口技術重建運動功能的試驗有了突破性進展。抱著一絲希望,2019年8月,張大伯在浙大二院接受手術,將陣列電極植入到控制右側上肢運動的運動神經皮層。術后,他開啟用意念指揮機械手臂來實現高科技生活。
專家介紹,腦機接口是指建立人腦與外部設備進行信息傳輸的通路,可以實現人類意識的實時傳輸,利用機器學習的能力,將腦電波信號與其對應的動作反應建立映射關系,讓人類意識在機器上得以翻譯。經過科學界40多年的持續(xù)探索,如今科幻照進現實。目前,這一技術在神經疾病的病情診斷、系統(tǒng)監(jiān)測和輔助治療等方面已初露鋒芒。
“看著老張每天和我們一起進步,完成一個個小目標,尤其感到欣慰!睆埥裾f,從目前的情況來看,這項技術投入臨床應用還需要一段較長的時間,接下去,團隊會繼續(xù)進行探索和臨床嘗試。
腦控漢字書寫的研究突破,對于外傷或中風后的癱瘓病人,尤其是漸凍癥患者的意義在于,通過腦電信號提取,控制外部機械設備書寫文字,可以滿足其與外界溝通的需求。
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