【欧洲时报网】科幻电影中经常可以看到这样的场景——残疾人借助机械臂自如地弹唱,人类依靠“意念”指挥着庞大的机械……而现实中,不断发展的“脑机接口”技术正在将这些科幻想象变成现实。
介入式脑机接口技术安全性有重要提升
中新社报道,天津南开大学16日透露,全球首例介入式脑机接口传感器血管内取出试验在北京获得成功。该试验由南开大学医学院副院长、人工智能学院段峰教授团队牵头,试验首次将介入式脑机接口传感器及无线传输模块安全取出,标志着介入式脑机接口技术的安全性有了重要提升,为该技术的临床应用提供了坚实保障。
2023年5月4日,段峰教授团队牵头完成了全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验,实现了介入式脑电信号从被动采集到主动控制的技术飞跃,突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等核心技术。据悉,本次试验是在此基础上取得的进一步成果。内容包括:将无线传输设备植入实验动物皮下,并将采集到的介入式脑电信号通过无线传输设备传出,实现了稳定、高效的信号传输;以及通过介入手术将先前导入羊颅内血管壁上的介入式脑机接口传感器安全取出。
段峰教授介绍,此次试验不但在脑机接口技术研究方面取得了重要进展,而且展示了介入式脑机接口在安全性和应用上的巨大潜力。无线传输技术的应用将帮助介入式脑机接口系统变得更加便携和易用,通过识别运动皮层脑电信号控制康复运动辅助机器人工作,为脑卒中、脑损伤、截瘫等运动功能障碍患者带来福音,大大提升患者的生活质量。
“未来,这项技术将通过‘医工结合’打造高端医疗设备民族品牌,为脑疾病医疗康复领域带来广阔的市场前景和深远的社会效益。”段峰说。
为心理疾病诊断开辟新方法
中国央视新闻报道,专家介绍,在中国,高校是脑机接口研究的主力。1999年,清华大学科研团队开发的脑机接口就实现了控制光标移动。2016年,在天宫二号和神舟十一号载人飞行中,天津大学科研团队与中国航天员中心合作完成了人类首次太空脑-机交互实验。2018年,清华大学脑机接口团队为渐冻症患者设计的中文输入视觉脑机接口系统成功实现了用意念打字。2020年,浙江大学完成了中国国内第一例植入式脑机接口临床研究。如今,在康复医疗、癫痫治疗、心理疾病诊断治疗等方面都有大量的科研成果。
上海文汇网报道,中国工信部近日公布2023年未来产业创新任务揭榜挂帅入围名单。来自上海“大零号湾”的脑机接口技术公司零唯一思携手上海交通大学、上海市精神卫生中心、北京大学第六医院、杭州电子科技大学成功揭榜。
零唯一思选择了“非侵入+情感”的冷门路线。目前,公司自主研发的7台多模态抑郁症评估原型机和零唯数据采集系统已在3家三甲医院精神科完成部署,实现4500余人次的患者抑郁状态评估与健康受试者的多模态数据采集,将加速引领情感脑机接口技术落地应用。
患者只需要戴上脑电帽,像开赛车游戏一样坐进座椅,一边观看电脑展示的情绪诱发素材一边答题,就可以为情绪“拍个片”。情绪的捕捉是通过脑电帽里的18个电极,它们像小爪子一样接触受试者的头皮,可覆盖和监测大脑的所有区域。上海交通大学计算机科学与工程系教授、零唯一思首席科学家吕宝粮介绍,在如何采集脑电信号这一关键技术路线的选择上,零唯一思最终选择了非侵入的方式。尽管非侵入式设备采集的脑电信号比较难处理,但是更安全,适应人群更广。
除了不断提升脑电帽这类硬件设备的穿戴舒适性,构建情感脑机接口的标准数据集也是情感脑机接口领域的一个重要课题。由于研究领域小众、采集设备昂贵、数据标注复杂,全球认可的标准情感脑电数据集极为稀少。
随着脑机接口的技术成熟度不断提升,已成为主要大国培育经济发展新动能,打造竞争新优势的未来产业。中国央视新闻指出,目前“中国脑计划”已经启动,不过脑机接口的产业链还处于初期发展阶段,如何推动脑机接口科技成果转化,加速形成新质生产力,一些探索已经开始但还需深入。
新型脑机接口系统让渐冻症患者重新“说话”
新华社报道,新发表在美国《新英格兰医学杂志》的研究显示,通过在渐冻症患者大脑中植入脑机接口设备,并将脑信号解码转换成语音,可成功让其重新“说话”。这一新系统的开发或可帮助因罹患神经系统疾病而致语言能力受损的人恢复交流能力。
渐冻症医学名称为肌萎缩侧索硬化症,是一种神经退行性疾病,会影响大脑和脊髓中的运动神经元,造成运动神经元死亡,令大脑无法控制肌肉运动。主要临床表现是肌肉逐渐萎缩无力,患者最后会因呼吸衰竭而死亡。由于丧失了对说话相关的肌肉控制,渐冻症患者也会出现语言障碍。
为了开发该系统,美国加利福尼亚大学戴维斯分校等机构研究人员招募了一名45岁的渐冻症男性患者。他在接受脑机接口设备植入手术前四肢瘫痪,说话也很难被他人理解,需依靠专门翻译。研究人员将四个微电极阵列植入患者左中央前回——大脑中负责协调言语的区域。当患者想要说话时,电极记录下相关的神经活动,研究人员再把记录结果解码“翻译”为患者想表达的词汇,显示在屏幕上,最后转换成模拟患者声音的语音播放出来。
研究人员说,与以往类似的脑机接口技术相比,该系统在训练速度和解码率方面都实现了显著提升,可更快实现高效的数据处理和更准确的词汇识别。研究显示,在不同的对话情境中,该系统都可实时将患者想表达的意思解码为单词显示出来。患者使用该系统与他人当面交流和视频聊天超过248小时,“翻译”准确率可达97%
(编辑:李璟桐)