11月的一天,中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(以下簡稱腦智卓越中心)研究員趙鄭拓去看一位特殊的朋友——張哥(化名)。
半年前,張哥的生活還是一片暗淡。高位截癱的他,生活起居全依賴父親照料。
6月20日,命運的齒輪開始轉動。張哥在復旦大學附屬華山醫院完成手術,植入了腦智卓越中心研究員趙鄭拓、李雪團隊和合作企業聯合開發的第一代高通量無線侵入式腦機接口系統(WRS01),成為第二例侵入式腦機接口前瞻性臨床試驗的受試者。
如今,他已經可以僅憑意念指揮輪椅,和趙鄭拓一起在小區遛彎了。“我想著得往左邊走,輪椅很自然地就向左了,基本上沒有延遲。”張哥說話的時候,沒影響輪椅往前移動。
“錢不多,攢起來給兒子讀大學”
2022年,張哥因意外摔倒導致高位截癱,脖子以下全都不能動。經過一年多的康復,情況仍未得到改善。
對張哥來說,痛苦不僅源于身體的禁錮,還在于從家中的頂梁柱一下變成需要被照顧的人。了解到腦智卓越中心正在開展的腦機接口臨床試驗后,他第一時間報了名。經過多輪篩選,張哥幸運地從數百位受試志愿者中被選中入組,然后完成了一個微創手術,頭上中就多了一個硬幣大小的腦機接口植入體。
“我們合作的外科醫生說,這是他們整棟神經外科樓里最小的手術?!壁w鄭拓介紹,這套植入系統是目前全球最小尺寸的侵入式腦機接口植入體。手術時,通過5毫米左右的顱骨小孔,就可以把柔性傳感器遞送進到大腦內部,大幅減小了手術創傷。
張哥也在適應身體的新變化。經過2~3周的訓練,他能夠用意念控制電腦光標、平板電腦等電子設備。
再往后,張哥能做的事情越來越多了。
“輪椅已連接?!彪S著提示音響起,張哥取得了輪椅的“控制權”,無需他人幫助,就能去屋外曬曬太陽,或在小區“溜達”幾圈。
“現在最讓我興奮的,就是聽到‘已連接’的聲音,好像把這些年斷了的都重新連了起來,也連起了我們的希望?!睆埜缯f道。
值得一提的是,張哥現在僅需花費很少的“腦力”就能控制輪椅等設備,達到“隨心所動”,將外設內化為“身體一部分”的境界。
“就像學外語,最初我們要先在心中翻譯成中文再表達,熟練后就直接脫口而出這門語言了。”趙鄭拓解釋道,隨著患者對腦控外設的熟練,完成任務所激活的神經元群體,會從初期“大兵團作戰”逐漸演變為“精銳小隊出擊”。神經元數量減少,但單個神經元的調控效率和貢獻度提升,認知負擔大幅降低。
此外,張哥還能遠程操作機器狗,讓它作為“身體延伸”去取外賣。他不僅可以通過機器狗的視角看到外面的世界,也能通過機器狗配備的語音系統對外交流,和外賣小哥說“請把東西放在機器狗身上”。
更重要的是,這套腦機接口系統也幫助張哥實現了“再就業”。他現在是一名實習分揀員,每天對著電腦腦控光標,練習商品分揀、核對自動售貨機人工智能(AI)識別的準確性。
“雖然有難度,但對我來說是寶貴的機會。錢不多,攢起來給兒子讀大學,這是我作為父親的責任。”張哥說道。
“做價值導向的研究”
趙鄭拓與李雪都在腦機接口領域深耕十余年了。此前,他們習慣于借助高精尖的科研儀器開展難度極高的科學實驗。
這個想法在四年前發生了轉變?!拔覀冮_始接觸患者和醫生后,意識到腦機接口不僅僅是科學研究的工具,也有希望切實解決患者的病痛?!崩钛┗貞浀溃拔覀円查_始思考,如何既能保持攻克科學問題的銳度,又能探索人文關懷的溫度,解決患者的實際問題?!?span style="display:none">msw速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
逐漸地,他們開始從臨床找問題,將患者的“愿望清單”融入研究中。在和被試者溝通時,他們聽到最多的是“希望自己能夠獨立一些,減輕家人的負擔”。
本著滿足患者需求的初衷,第一例患者主要專注于二維的電子設備控制,第二例患者則通過控制三維的物理外設,重新“觸摸”真實的物理世界。
這不僅僅是加個坐標軸這么簡單。
首先,在信息提取的“源頭”,團隊開發了高壓縮比、高保真的神經數據壓縮技術,并融合了“尖峰頻段功率”“相鄰脈沖間隔”“尖峰脈沖計數”幾種數據壓縮方式?;谶@套混合解碼模型,即便在神經信號相對嘈雜的環境中,也能高效提取有效信息,將腦控性能整體提升15%-20%。
其次,考慮到真實環境中聲、光、電磁等各類噪聲,以及患者自身生理、心理狀態波動等影響,團隊引入了“神經流形對齊技術”。由此,系統可以從高維、多變的神經信號中,提取出代表核心意圖的、穩定的信號,而不會被其他信息干擾。
此外,團隊參考智能表可以自動聯網校準時間的特性,研發了“在線重校準技術”。隨著使用時間的延長,大腦中的神經元會發生微小的位移變化,影響傳感器信號接收的準確度。過去,患者需要暫停使用,專門進行專項校準。而有了在線重校準技術,系統能在患者日常使用過程中,實時、無聲地微調解碼參數,確保腦控準確性。
最關鍵的則是反應速度。試想眼前出現了一堵墻,腦中立馬給輪椅下指令轉向,但它10秒后才能收到信號,免不了“人仰椅翻”的后果。為此,研究團隊通過自定義的無線通訊協議連接腦機接口和外設,將信號采集到指令下發至外設的端到端延遲,壓縮到了100毫秒以內,而人體自然神經環路的傳導延遲大約在200毫秒左右。這使得患者的控制體驗極其流暢自然,意念與動作幾乎同步。
“我們開展腦機接口研究的一個核心原則是,做價值導向的研究,即以滿足患者價值需求為目的,而非追求技術領先?!壁w鄭拓強調。
這一理念也體現在了第三例臨床試驗中。這位志愿者同樣是一位高位截癱的患者,已于十月底完成手術,目前正在訓練操縱機械臂。
訓練中使用的機械臂并非實驗室場景中的高精尖儀器,而是普通的家用機械臂?!拔覀兿M颊吣軌蛑Ц兜闷?,在日常生活中切實獲益?!壁w鄭拓補充道,“我始終認為,科技應該是平權的代名詞。我們也不希望,未來只有部分人消費得起腦機接口技術?!?span style="display:none">msw速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
“短期理性,長期樂觀”
在日前舉行的2025腦機接口大會上,團隊發布了WRS02。相比于上一代產品,二代系統在多個維度實現跨越式升級,其中通道數提升至256。WRS02的首例前瞻性臨床試驗計劃在近期開展。
“這意味著我們從大腦中提取出的有效信息量翻了四倍,能夠進行更精細的調控?!壁w鄭拓說道。
趙鄭拓估計,此類面向運動障礙的腦機接口技術,有望在三年內迎來大規模臨床應用,同時醫療消費場景的應用潛力也將浮現。
團隊目前也在開展語言解碼、人工聽覺重建、視覺信息編碼等方向的研究,未來也將陸續推動這些工作的應用落地。而這些工作的最終目的,則是讓腦機接口技術變成如同手機一般的工具?;蛟S在二三十年后,人類能夠像控制自己肢體一樣,通過意識直接控制外設,實現真正意義上的“腦機融合”。
要想實現這個目標,則需要多方參與的良好生態,除了臨床與科研端,半導體、材料、通信等上游供應鏈企業,各類智能設備及軟硬件構成的應用場景均在其中扮演著重要角色。
“腦機接口目前仍是一個非常新且熱門的行業,確實存在‘蹭熱度’的情況。我們希望大家能夠保持冷思考,在短期內理性看待腦機接口,長期則持有樂觀態度。”趙鄭拓和李雪提醒道,“同時,相關的標準體系及倫理規范應盡快建立?!?span style="display:none">msw速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
本文鏈接:因為一句“希望減輕家人負擔”,他們幫助高位截癱患者“再就業”http://m.sq15.cn/show-11-29572-0.html
聲明:本網站為非營利性網站,本網頁內容由互聯網博主自發貢獻,不代表本站觀點,本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅,請大家謹防詐騙!若有侵權等問題請及時與本網聯系,我們將在第一時間刪除處理。
上一篇: 基金委召開第421期雙清論壇
下一篇: 吳旻:醫之大者,為國為民