猴腦主動腦控機械臂!意念真能控制一切?
據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞超鏈接》報道,近期,全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功,該試驗在猴腦內實現了介入式腦機接口腦控機械臂,這對推動腦科學領域研究具有重要意義,標志著我國腦機接口技術躋身國際領先行列。
腦機接口技術可以將腦電信號轉換為控制指令,從而幫助運動功能障礙患者與外部設備交互,提升生活質量。在此次試驗中,科研人員通過介入手術將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上,無需開顱手術即可采集到顱內腦電信號,相較于傳統侵入式和非侵入式腦機接口,兼顧了安全性、識別穩定性。
什么是介入式腦機接口,相比侵入式腦機接口、非侵入式腦機接口有哪些優勢?本次試驗取得了哪些突破性進展?介入式腦機接口技術何時能應用到人類身上,能解決哪些健康問題?
(資料圖片僅供參考)
揚長避短!介入式腦機接口的突破
該項研究的牽頭團隊負責人——南開大學教授、天津市腦科學與智能康復重點實驗室主任段峰介紹,腦機接口技術是通過傳感器采集腦電波信號,經過識別后將腦電波信號變成控制外圍設備的信號,如控制輪椅、機械臂等,使其按照人的意圖進行工作。
目前,實現腦機接口主要有三種方式,包括侵入式腦機接口、非侵入式腦機接口和介入式腦機接口。其中,侵入式腦機接口通過開顱等方式,將電極植入腦內,獲取細胞放電率等清晰的腦電信號,如馬斯克所做的猴子試驗就是用這種方式讓猴子用意念玩電腦游戲。侵入式腦機接口的腦電信號更準確,但需要進行開顱手術,可能對受試者造成傷害,安全性有待商榷。
非侵入式腦機接口直接在頭皮表面采集腦電信號,安全性相對更有保障,但由于腦電信號在體外采集,不如顱內采集的信號準確。
而介入式腦機接口介于上述兩者之間,通過微創介入方式,將頸靜脈穿刺,使電極沿著頸靜脈導入到相應的大腦皮層區域,無需開顱即可提取顱內腦電信號。因此,介入式腦機接口既保證了安全性,也確保了信號識別的穩定性。
現實版“科幻大片”也許不再遙遠
在此次試驗中,團隊在食蟹猴的頸靜脈進行穿刺手術,將電極導入矢狀竇,到達運動皮層腦區,識別猴的上肢運動意圖。由于在肢體移動的情況下容易受到肌電信號干擾,試驗人員將猴的肢體固定,當猴看到蘋果產生想吃的欲望時,腦機接口識別到興奮的信號,通過信號控制機械臂將蘋果送到猴的嘴邊。
去年,團隊已在羊身上完成了介入式腦機接口動物試驗,并成功采集到腦電信號。而此次猴試驗,不僅成功采集并識別到非人靈長類動物介入式腦電信號,還實現了動物對機械臂的主動控制,實現了介入式腦電信號從被動采集到主動控制的技術飛躍,突破了血管內腦電信號采集、介入式腦電信號識別等核心技術。
此前,段峰團隊已成功實現了讓大鼠體溫降24℃進入冬眠狀態,并且持續24小時,時間是國外小鼠試驗的3倍。不僅如此,腦機接口技術或可運用于記憶移植、通過意識進行駕駛等方面。
患者福音!介入式腦機接口有機會大顯身手
腦機接口試驗為人們帶來了廣闊的遐想空間,未來,介入式腦機接口或許還有機會在醫療領域大顯身手。比如,對于肢體運動受影響的腦卒中患者,可以在取血栓的過程中導入電極獲取腦電信號,帶動外圍機器人靶向性地訓練肢體康復。對于抑郁癥等神經性疾病,也可通過加入緩釋藥物的方式,在緊急情況下挽救患者的生命。除此之外,腦機接口技術還可配合微流量傳感器使用,監測血流量變化,為患者提供長時間的臨床數據監測。
但段峰指出,距離腦機接口技術真正走到臨床,還需要一個漫長的過程,可能是3—5年,也可能是更長時間。
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