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近日,清华大学科研团队公布了两个案例。 两名高位截瘫患者通过无线微创脑机接口实现了意念控制光标移动和意念外骨骼握持手套。 其中一名患者14年来首次四肢瘫痪。 实现了一次“用手喝水”。
截瘫患者运用意念
控制光标移动和按住
35岁的截瘫患者小白去年12月接受了微创无线脑机接口植入手术。 经过两个多月的康复训练,他现在已经能够用意念控制光标的移动。 医生介绍,通过脑机接口,可以获得大脑运动区的神经信号,然后通过解码反映患者的运动意图,从而实现“思想控制活动”。
另一位患者是四肢瘫痪14年的杨先生。 他于去年10月接受了植入手术,这也是我国首例无线微创脑机植入手术。 目前,杨先生用意念控制手套的外骨骼,抓取功能已部分恢复。 他平均可以在十秒内将水瓶或物体送到指定位置。
不仅如此,他可以自由地利用大脑信号控制机械手,并在瘫痪后第一次自己拿起水瓶喝水。
杨先生说:“一想到(拿着水瓶),就拿着它,它让你开心,对提高生活质量很有帮助。” 杨先生的妻子对此也感到非常惊讶,她很期待科技的发展。 随着进步,杨先生可以独立完成更多的日常活动。
思想控制行动
这究竟是如何实现的呢?
据专家介绍,植入杨先生头部的硬币大小的装置集成了脑机接口处理器、无线通信和供电接口以及采集脑电波的电极。 植入部位位于颅骨外侧,只有电极进入颅骨并附着在硬膜外。 此外,该系统还包括信息采集和供电模块、脑电波解码和翻译模块以及气动手套外骨骼。
病人体内外都有一个线圈。 外层线圈不仅可以通过皮肤供电,还可以传输来自患者大脑的脑信号,实现无线供电和无线通信,然后利用收集到的信号来指挥气动运动。 手套外骨骼。
专家介绍,脑机接口分为非侵入式、侵入式和半侵入式三类:
无创脑机接口通过头皮采集脑电波,最安全,但信号质量较低,功能有限;
有创地将电极直接植入大脑皮层可以获得最高质量的神经信号,但对患者来说具有较高的侵入性和风险;
清华大学研发的无线微创脑机接口是半侵入式的。 它将电极植入患者大脑的硬膜外,而不破坏神经组织。 它可以获得更高的信号强度和分辨率,同时降低免疫反应和神经细胞损伤的风险。 风险。
脑机接口应用前景广阔
可用于治疗癫痫、认知障碍等。
目前,世界主要国家都将未来视为“脑科学时代”。 我国也在2017年启动了中国“脑工程”,脑机接口就是其中的重要组成部分。
中国科学院院士、中国科学院脑智能卓越中心学术主任蒲慕明表示,目前脑机接口的应用主要在医学领域。 世界各地科学家开展的脑机接口临床试验大部分都是针对高位截瘫患者的功能恢复。
在本次临床试验中,除了读取大脑运动皮层的信息外,联合团队还专门设计了大脑感觉信息的记录通道。 “它不仅在运动皮层有记录,在感觉皮层也有记录,记录反馈信息。”
当大脑能够接收到动作的反馈信息时,动作思维就形成了完整的信息环路,这将大大提升脑机接口在神经医学领域应用的有效性。 蒲慕明说:“比如癫痫治疗,达到效果后可以停止刺激,是一个闭环系统。”
接下来,团队的目标是通过迭代开发打造通用型微创脑机接口平台,用于癫痫、认知障碍等脑部疾病的康复。
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