用意念操控万物的“脑机接口”,就这样离我们更近了?!
根据央妈最新消息,我国已经实现了首例侵入式脑机接口的临床试验工作。
这位男子因遭遇意外事故而失去了四肢,但如今他仅靠意志力便能够进行五子棋游戏、发送短信等活动。
该研究是中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与复旦大学附属华山医院及多家企业共同协作的成果。
这一成就意味着,我国继马斯克的Neuralink之后,成为世界上第二个步入侵入式脑机接口技术临床试验阶段的国家。
而且所植入的神经电极目前全球尺寸最小、柔性最强——
该植入体的体积仅相当于一枚硬币(是Neuralink产品体积的一半),其超柔电极的细度大约是头发丝的百分之一(远超Neuralink产品的百倍)。
关于这一突破性成果,众多网友不禁发出由衷的赞叹,科幻作品中的场景竟然成为现实;与此同时,一些富有想象力的网友更是展现出惊人的创造力,他们表示:
幻想归幻想,但目前已经能确定下一步研究方向——
实现这些目标,关键在于团队在脑机接口的软硬件技术领域取得的显著进展——
用上了半导体加工工艺
该团队致力于研发一种侵入性脑机接口技术(涉及通过微小手术将电极植入脑部),其硬件设计方面的核心目标是:
就是说,所植入的神经电极需要尽可能小、尽可能柔软。
经过持续不断的奋斗,该团队研发出的新型神经电极已经实现了“全球最小尺寸、极致柔性”的突破。
其横截面积仅为Neuralink电极的五分之一至七分之一,柔韧性是Neuralink的百倍,尺寸仅相当于头发丝的一百分之一。
这款新研发的植入装置体积微小,仅相当于一枚硬币,直径为26毫米,厚度不足6毫米,堪称全球尺寸最小的脑控植入器,其体积仅为Neuralink产品的一半。
根据团队的观点,采用半导体加工技术及尖端技术,电极一旦植入大脑,几乎让人感觉不到有异物的存在。
当顺利完成电极植入后,接下来的问题是如何保持长期稳定运转。
需了解马斯克的Neuralink在此领域曾遭遇挫折,临床试验仅进行至百天之际,实验参与者体内的电极导线便出现了脱落情况。
导致各种故障的主要原因,显然是普遍的微尺度传感器易于遭受体液的侵蚀。
对此,团队依旧是在设备工艺和结构等方面下功夫。
概括而言,得益于半导体技术的应用,这些新型神经电极拥有了持续信号记录的显著特性。
研究人员透露,目前这款设备植入脑中的使用寿命为5年。
另外除了硬件,团队通过优化算法来保证实时人机交互。
最关键的步骤在于实时在线解码,这一环节要求系统在短短十几毫秒的窗口内,完成对神经信号特征的提取、对运动意图的解析以及控制指令的生成,整个过程必须一气呵成。
为了达成这一目标,团队所遭遇的关键难题在于:构建起一个能在毫秒级别实现高精度反馈的闭环控制系统,并使其能够应对神经信号的动态变化。
针对这一问题,该团队依托自主开发的网络教学平台,成功引入了神经解码器的动态调整技术(该技术具备自适应调整功能)。
综上所述,在最近的临床试验中,这位37岁的男性患者,他因高压电事故而失去了四肢,已经初步证实了该设备在有效性和稳定性方面的表现。
该团队透露,自今年三月开始,成员的大脑植入脑机接口设备后,系统表现良好,至今已超过一个月,并未出现感染或电极故障的现象。
仅仅经过短短2至3周的适应练习,实验参与者便能够借助意念操控触摸板,在电脑上轻松进行象棋对弈或是驾驶赛车游戏。
不过有一说一,相关效果仍然需要更长时间验证~
还能继续升级换代
实际上,在正式进行临床试验之前,该设备的安仝性和功能已在猕猴身上得到了确认。
当然,更重要的是,这一成果证明了通过二次手术对植入体进行升级和更换的实践可能性。
具体来说,在第一次植入设备稳定运行了一段时间之后,研究人员便小心翼翼地从猕猴的大脑中移除了植入体;紧接着,他们更换了新的植入设备,并在相同的颅骨开孔位置进行了第二次植入操作。
实验数据表明,术后系统运行保持稳定,并未发生感染或电极故障的现象。此外,那些经过特别训练的猕猴,也能够迅速适应这套新系统,并成功实现通过“意念”操控光标的移动。
也就是说,即使5年设备试用期到了,也能继续更新换代。
在不久的将来,这项研究有望显著提升完全性脊髓损伤患者、双上肢截肢患者以及肌萎缩侧索硬化症患者等群体的生活质量。