1月16日，浙大求是高等研究院“脑机接口”团队宣布，与浙大医学院附属第二医院合作完成中国第一例植入式脑机接口运动功能重建临床转化研究。72岁的高位截瘫患者完全利用大脑皮层脑电信号，精准控制外部机械臂与机械手，实现三维空间的运动（用意念喝可乐，吃油条，打麻将....）。

摘要：

       电极插入神经元

       在浙大二院神经外科的病房里，72岁的老张与机械臂、机械手的互动训练已经持续了4个多月，意念操控过程日益流畅。

老张是中国第一位在大脑中植入脑机接口电极的患者。浙大二院神经外科主任张建民教授介绍，老张的大脑皮层里植入了两个Utah微电极阵列，这是美国FDA唯一批准用于临床的脑电采集微电极。每个电极大小为4毫米见方，分布着100个电极针脚，每一个针脚都对应一个或多个神经元细胞。电极的另一头连接着计算机，可以实时记录大脑发出的神经信号。相比于非侵入式脑机接口技术，采用电极帽来获取头皮脑电信号，信号不精确，不稳定，植入式脑机接口通过将电极直接插入大脑运动神经元细胞里面，获取的信号更直接、稳定和丰富。

       逼近“人机合一”目标 多项创新填补国内外空白

       在既有国际研究中，实验志愿者都是相对年轻的中青壮年，他们的脑电信号质量远优于72岁的老张，分析起来也更加容易。王跃明说，研究团队一开始尝试直接搬用国外已有的几套线性算法，效果都不太好。后来，研究团队引入非线性神经网络算法，自主研发了针对老龄患者的解决方案。

研究团队采用循序渐进的训练方法，先让老张在电脑屏幕上操控鼠标来跟踪、点击运动中的球，再练习指挥机械臂完成上下左右等9个方向的动作，最后才是模拟握手、饮水、进食等动作。就这样，一点点逼近“人与机械合一”的目标。

       造福多类病人 脑机接口应用前景广阔

这项最新成果证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是安全可行的，将有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建，提高生活质量，未来也将对辅助运动功能、失能者功能重建、老年人机能增强等更多领域产生积极影响。随着脑科学的不断发展，脑机接口的临床应用将从现有的以运动功能为主的功能重建逐渐推广到语言、感觉、认知等更多更复杂的功能重建上。此外，计算机科技的不断创新也将带来更多兼顾共性、突显个性的新算法，有助于进一步推进脑机交互的高度控制。

科幻般的人机交互场景在现实中上演，让人深感只存在于想象中的未来生活可能已经离我们很近。

国内外脑机接口运用案例：

1.美国卡内基梅隆大学：第一款非侵入式意念控制机械臂

《科学》旗下的Science Robotics 于2019年6月刊登了脑机接口（BCI）领域的一项突破成果。美国卡内基梅隆大学的贺斌教授带领其研究团队与明尼苏达大学合作，成功开发出第一款非侵入式意念控制机械臂，能够连续跟踪随机运动的计算机光标。这项技术将帮助众多瘫痪患者和运动障碍患者大大提升生活质量，也有望为普通人群带来广泛应用

图 | 用户使用BCI控制机械臂稳定、连续跟随移动的光标

2.美国Neuralink公司：通过USB-C接口读取大脑信号

2019年7月，特斯拉创始人埃隆·马斯克旗下的脑机接口初创公司Neuralink发布了一款脑机接口系统。这款系统利用一台长得像缝纫机的神经手术机器人，向人脑中植入被称为“线”的专有技术芯片和信息条，可以直接通过USB-C接口读取大脑信号，甚至可以通过苹果手机的应用程序进行控制。Neuralink公司已在老鼠身上进行测试，并与加州大学戴维斯分校合作用猴子做试验。

图 | 马斯克旗下公司的脑机接口植入方式

3.中国企业强脑科技：世界上第一款脑机接口智能假肢

在《时代》杂志发布的2019年度最佳发明榜单上，世界上第一款脑机接口智能假肢——来自中国的脑机接口公司强脑科技（BrainCo）旗下的BrainRobotics假肢入选。

　　据了解，BrainRobotics采用先进的深度神经网络（DNN）算法和多通道肌电感应，让用户可以操作无限种手势。与现有的其他机械假肢手不同，BrainRobotics 假肢手使用了一种能让用户与手互相学习的先进算法，让用户对手的操作熟练度随着使用时间不断提升。同时，该产品使用了多达8个通道的肌电信号传感器，使用户可以通过残肢肌肉做出精细的操控指令。一位残疾人用户曾通过该智能假肢与钢琴家郎朗表演四手联弹。

图 |残运会冠军倪敏成使用BrainRobotics

4.法国Clinatec公司：瘫痪者靠意念指挥外骨骼重新行走

2017年，法国里昂的一名瘫痪男子 Thibault接受了法国Clinatec公司与格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的外骨骼研究实验。经过20多个月各种类型训练，现在Thibault已经可以凭借大脑信号控制外骨骼装备，实现缓慢行走以及暂停。

图 | Thibault 在穿戴外骨骼后行走

注：本文系转载，版权归原作者所有，旨在传递分享脑机接口技术最新信息。

原文链接：http://zjnews.zjol.com.cn/zjnews/zjxw/202001/t20200118_11588209.shtml

本团队与华南师范大学心理学院秦鹏民教授团队，浙江大学潘纲教授、王跃明教授团队等一起申报广州市重点领域研发计划-面向意识障碍患者的脑机接口技术及其临床应用，目前在公示阶段，项目旨在进一步推进脑机接口临床转化研究。