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浙大完成中国首例植入式脑机接口运动功能重建研究

  1月16日,一位72岁的男性高位截瘫患者安坐在椅子上,用大脑意念操控机械手,抓取一瓶可乐递到嘴边。这种科幻般的场景,其实是中国首例植入式脑机接口运动功能重建临床转化研究现场,由浙江大学求是高等研究院“脑机接口”团队与浙大二院合作完成。

  患者利用大脑皮层脑电信号,精准控制外部机械臂与机械手,实现抓、握、移等三维空间运动——教育部“脑与脑机融合前沿科学中心”(双脑中心)副主任王跃明教授指出,这项最新研究填补了我国脑机接口领域多项空白,标志着我国脑机接口技术在临床转化应用研究方面已跻身国际先进行列。研究成果有助于重建肢体瘫痪患者的运动功能,提高其生活质量,未来还将在辅助运动功能、重建失能者功能、增强老年人机能等领域产生积极影响。

  浙大较早开展脑机接口技术研究,此前已在国内率先取得脑机接口技术在动物模型上的应用、人脑意念控制机械手完成“剪刀—石头—布”等较复杂手部动作等成果。

  据介绍,脑机接口技术可在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的通道。此次,这位已卧床两年的截瘫患者接受了中国首例大脑皮层植入电极手术。其脑电信号经采集、传输记录、解码,可流畅准确地指挥外部机械臂和机械手运动。

  浙大二院神经外科主任张建民说,把电极直接插入大脑运动神经元细胞里,获取的信号更直接、更稳定,但在尽量减少损伤的情况下将电极准确无误地植入患者大脑是一个重大挑战。“每个电极大小为16平方毫米,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。植入位置太浅,达不到效果;太深,又会损伤其他神经。”张建民说,太阳gg娱乐登录研究团队利用步径为0.1毫米的手术机器人,将两个电极送入既定位置,误差控制在0.5毫米以内。

  此前,国际脑机接口研究中的实验志愿者都是中青年,他们的脑电信号质量远优于老人。而浙大和浙大二院的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,并在循序渐进的训练中让患者一点点接近“人与机械合一”的目标。专家表示,老年人是脑机接口应用很重要的目标群体。在老龄患者身上实现脑机接口成功应用,对该技术未来广泛应用于临床治疗和康复有着重要的指导意义。

  张建民说,研究团队在充分论证的基础上制定初步方案,并经浙大二院伦理委员会审核批准。太阳gg登录患者和家属均自愿参加本次研究。

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