中國首例！腦機接口接入，助高位截癱病人用意念喝水！

張先生今年 72 歲，兩年前由於車禍形成第四頸髓層面損傷，四肢徹底癱瘓。

就在昨天（1 月 16 日），浙江大學醫學院附屬第二醫院經過「腦機接口技術」讓張先生能夠用「意念」控制機械臂，通過系統訓練後，如今不只能夠握手，還能拿飲料、吃油條、玩麻將...

一次嘗試，兩個全球首例！

所謂腦機接口，就是在大腦和假肢等外部設備之間創建一條直接傳輸大腦指令的通道，實如今脊髓及運動神經通路損壞但大腦皮層功能尚健全的狀況下，腦部的信號也能經過計算機解讀，直接控制外部設備。

早在 2012 年，該團隊經過在猴子腦中植入微電極陣列，理解了猴子大腦中關於抓、勾、握、捏四種動做的神經信號。2014 年該團隊開始嘗試在人腦內植入皮層腦電電極，使受試者能夠經過「意念」操控機械手完成「石頭、剪刀、布」動做。

這次腦機接口的啓用，達成了兩項「全球首例」成就：

1.全球首例用手術機器人完成的電極植入手術

首先，用於腦機接口的電極必需要植入大腦運動皮層神經元中的第五層。該團隊利用步進爲 0.1 毫米的手術機器人將兩個微電極陣列送入既定位置，偏差在 0.5 毫米之內。

2.這是全球首個針對高齡患者的成功案例

目前國際上已報道的植入式腦機接口案例中，患者均爲中青年人。這次引入非線性、神經網絡算法，設計了一套專門針對高齡患者的方案，也是國際上首個針對高齡患者的成功案例。

腦機接口的發展歷程

對於腦機接口相關的研究，最先可追溯到 1924 年人腦電波活動的發現以及對腦電圖的開發與應用。

1973 年，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校教授 Jacques Vidal 首次提出了「腦機接口」的概念，算起來，人類對腦機接口的研究已經快 50 年時間了。

其實我國也一直致力於腦機接口領域的相關研究，而且在國際範圍內也取得了必定成果。

清華大學在 2001 年就實現了經過入侵式腦機接口控制鼠標、控制電視各個按鍵。2006 年它們經過這種方式，控制兩個機器狗進行了一場足球比賽。

2017 年，中國科學院半導體研究所及合做研究團隊提出任務相關成分分析算法，將穩態視覺誘發電位腦機接口的通信速率進一步提高到5.4 bit/s，最優結果達到6.3 bit/s，是截至2019年8月爲止，有報道的最快頭皮腦電腦機接口系統。

腦機接口技術目前主要分爲兩種：

• 侵入式腦機接口
• 非侵入式腦機接口

侵入式腦機接口須要經過手術在大腦中植入電極或芯片。人的大腦中有上千億個神經元，經過植入電極，能夠記錄局部場電位和神經元的活動。

侵入式腦機接口的優勢是獲取大腦信號的質量好，時間和空間解析度高。但缺點就是由於須要進行深度手術，因此存在較高的風險。

非侵入式腦機接口無需動手術，直接從大腦外部採集大腦信號。經常使用的非侵入式信號有頭皮腦電（EEG）、功能近紅外光譜（fNIRS）和功能核磁共振成像（fMRI）等，其中以 EEG 最爲常見。

EEG 就是咱們常常看到的「電線帽子」：

一般由頭戴式的腦電帽經過電極從頭皮上採集，能夠在頭皮上監測到羣體神經元的放電活動。

瞭解完技術實現手段，咱們再來看一下目前腦機接口的主要應用場景：

1.替代

以霍金爲表明的脊髓側索硬化症患者，就是此類腦機接口系統的重要應用對象。這些患者的共同特色是，他們有相對完整的思惟能力，但喪失了對肌肉和外周神經系統的自主控制能力。

2.恢復

腦機接口的輸出能夠恢復喪失的功能。如人工耳蝸已經幫助數十萬失聰病人恢復聽力，人工眼球能夠幫助失明病人從新看見東西等。中風患者在失去肢體控制能力後，也能夠經過腦機接口技術對患者的大腦運動皮層進行訓練，幫助病人進行康復。

3.加強

加強主要是針對健康人而言，實現機能的擴展。在工程心理學領域，機動車駕駛員、飛行員、航空空中交通管制員等特殊做業崗位人員的認知負荷、疲勞程度等狀態對於做業績效、工做安全都十分重要。腦機接口所提供的實時監測數據爲工做管理提供了重要的客觀依據，可以更好地保證人員安全和工做績效。在市場營銷領域，腦機接口技術能夠用於評價觀看廣告、電影、電視等媒體內容的觀衆情緒體驗，以及更加廣義的人機交互情景下的用戶體驗。

4.補充

對於控制領域，除了手控的方法以外還能夠增長腦控方式，實現多模態控制，這裏腦機接口做爲原來單一控制方法的補充。在遊戲娛樂領域，腦機接口爲遊戲玩家提供了獨立於傳統遊戲控制方式以外的新的操做維度，豐富了遊戲內涵並提高了遊戲體驗。

5.改善

例如針對康復領域，對於感受運動皮層相關部位受損的中風病人，腦機接口能夠從受損的皮層區採集信號，而後刺激肌肉或控制矯形器，改善相關的動做。具體的案例好比減小癲癇發做，改善自閉症、抑鬱症的症狀。

據瞭解，目前全球腦中風、腦及脊髓損傷致使肢體運動癱瘓後遺症的病人接近 1 億，僅中國就有兩三千萬。

儘管目前入侵式腦機接口植入並不是永久性的，技術能力也還有待提升，但對於廣大癱患病人而言，腦機接口技術，已經讓他們看到了提升生活質量的但願。

躲不過的爭議

新技術的快速商業化可能會隨之而來不少的爭議，仍是用腦機接口來舉例，前一陣兒鬧得沸沸揚揚的「賦思頭環」，就由於涉及」監控學生「、「違背教育初衷」、「涉嫌收集學生隱私數據」等問題受到普遍質疑。

因此，腦機接口技術大發展，即給一部分人帶來但願與期待，也讓一部分人惶恐擔心。美國曾經對民衆作過一項調查，結果表示：腦機接口比基因編輯更使人擔憂。

《連線》雜誌給出的理由是這樣的：

「既然腦機接口可以爲受傷或癱瘓的士兵帶來恢復行走的可能性，可以幫助癱瘓病人使用他們的意識來打字，或者可以爲截肢的患者裝上仿生四肢來‘恢復’知覺，那麼一旦大腦被‘入侵’上述提到的這些 BCI 功能依然有用武之地——操縱他人或者…謀殺。」

畢竟，咱們對大腦的絕大部分一無所知。

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特邀行業觀察員： 回車科技 CEO 易昊翔

腦機接口領域這些年愈來愈火，不論是在科研領域，仍是在商業應用領域，都有很是多不錯的成果和突破。中國在這個領域取得的進步也很是大，一些研究成果已經達到了世界最前沿的水平，得到了全世界科研工做者的認同。

可是，腦機接口這個領域依舊處於很是早期的階段，不少咱們看起來「科幻「的成果，距離實際應用都還有不小的距離，離大規模應用可能還有3年以上時間，這須要整個行業的人一塊兒再接再礪。

固然，這個領域的成功應用將來必定會給咱們創造巨大的價值，對咱們生活的改變和影響毫不會小於電腦、手機、互聯網等技術的普及，而且相信這必定會實現，咱們都很是期待！

企業介紹：

回車科技是國內第一批研發消費級腦電產品的企業，在單導乾電極腦電領域擁有核心技術優點，技術團隊成員均來自於浙大等高校相關實驗室，掌握着腦電領域最早進的科學技術。公司旗下「回車」品牌旨在向大衆傳達「智能，溫暖你的生活」理念，研發各種智能可穿戴用品，致力將健康和快樂帶給每個人。

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部分資料來源

1.浙青網-青年時報：《心有靈犀一點通，浙江大學完成國內首例植入式腦機接口臨牀轉化研究》
2.神經計算與應用：《腦機接口技術與應用》
3.智東西：《中國首例！大腦植入電極，高位截癱病人用意念喝水》
4.CV智識：《2019惹人爭議的黑科技：腦機接口、凍卵、基因嬰兒、人造肉》

該項研究受到國家重點研發計劃「基於腦機接口的腦血管病主動康復技術研究及應用（2017YFC1308500）」、國家重點研發計劃「腦機融合的腦信息認知關鍵技術研究（2018YFA0701400）」、國家天然科學基金重大科研儀器研製項目「腦神經網絡複雜系統的實時解析與調控儀器研製（31627802）」的資助。