近日,浙江大学研究团队首次用病人颅内植入电极意念控制机械手,并成功完成高难度的肢体运动“石头、剪刀、布”这一猜拳动作。这一研究,使得脑机接口技术的临床应用向前迈进了一大步,已基本达到世界最高层次。
浙医二院神经外科主任张建民教授表示,该研究对临床上因中风、脊髓及肢体神经损伤、肌萎缩侧索硬化(渐冻人)以及其他神经肌肉退化等肢体运动功能障碍患者,为恢复病人正常的运动功能、改善生活质量带来新的希望和福音。
石头剪刀布
这回是和机械手玩
近日,记者获悉,浙大“脑机接口”研究团队的研究人员,成功地在病人颅内植入电极,意念控制机械手,让它完成了“石头、剪刀、布”这一猜拳动作,这在国内还是第一次。
这意味着,不久的将来,霍金或许就能用意念跟你玩猜拳,用意念完成写字、喝水、穿衣这些动作,除了“渐冻人”,中风瘫痪的患者,也有希望从中获益。
这项研究,是浙江大学医学院附属第二医院神经外科与浙江大学求是高等研究院合作完成的。在新闻发布会上,研究团队公布了一段录像。录像中,一位姓刘的患者跟机械手玩起猜拳游戏。
记者看到,起先,这只机械手只是模仿人的动作,小刘出了“剪刀”,机械手也伸出两根“手指”;小刘摊开手掌,出了“布”,机械手“迟疑”了一小会儿,也摊开了手掌。让记者惊奇的是,玩了几轮之后,这只机械手居然还“真刀真枪”地跟小刘玩起了猜拳:小刘打出“布”,机械手“毫不犹豫”地打出“剪刀”;小刘再出剪刀,机械手马上握起了拳头。它好像读懂了小刘的心思,回回都能赢。
通过意识控制机械
重建运动机能
浙医二院神经外科主任张建民教授介绍,小刘是一位难治性癫痫患者,在配合这个研究之后,她将在医院接受外科手术,切除癫痫病灶,彻底治疗疾病。这是手术前的一项准备,使她能够得心应手地完成这个意念控制机械手的游戏。
“上个礼拜,我们在她大脑皮层下埋入电极,目的是监测异常脑电,寻找癫痫的病灶。”张教授说。
而埋进去的32个电极,正好可以观察“意念控制机械手”。因为小刘完成每一个细小的动作时,大脑产生的脑电信号,都能被精确捕捉到。
浙大求是高等研究院郑筱祥教授介绍,“意念”操控,其实就是利用人脑的脑波操控。
据悉,此前在动物实验阶段,科研人员已经在猴子身上成功实现了意念控制机械手。
此次首次在人身上实验,征得了小刘和家属的知情同意,并经医院伦理委员会批准。小刘作为志愿者,她成为我国第一个用意念跟机器人玩猜拳的人。
“脑机接口”项目并非只是为了人与机械手完成石头剪刀布的游戏,而是让它最终能够帮助瘫痪等病人,通过意识控制机械,重建自己的运动功能、生活功能。
据钱江晚报
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收集充分脑波信号
再移除电极
记者获悉,癫痫病病因之一是大脑部分区域受到损害,发出异常脑电波。通过将电极片埋入大脑皮层表面,可以收集患者的异常脑电波,帮助医生准确判断癫痫灶的发作部位,进而通过手术切除病灶达到治愈的目的。
患者刘某患癫痫多年,上个月才转入到浙医二院进行治疗。为了明确癫痫病灶部位,医生在征得患者同意后,将一块电极植入刘某颅内,以明确癫痫灶部位。在一个月之内,刘某还将再做一次手术移除脑中的电极。这一方面是因为通过与机械手近一个月的“石头,剪刀,布”的互动,电极已收集到充分的脑电波信号,使得对大脑受损区域的精确定位成为可能,另一方面也是因为电极毕竟是异物,目前不可能长时间安置于脑内。
据透露,目前此项研究还处于初级阶段,应用到相关临床领域预期还要一段相当长时间。但该研究至少表明通过“脑机接口临床应用转化”技术治疗癫痫是可行路径。(记者潘茜)
机械手为何能“读心”
大家肯定对物理学家霍金先生的装备有印象,不能说话不能做手势的霍金先生,靠眨眼来打字。浙医二院神经外科主任张建民教授告诉记者,霍金的装备,主要是靠眼部肌肉的电信号来操控;而“意念”控制,就是用大脑释放的电信号,来操控机器。
所以,第一步就是要捕捉大脑释放的信号。
张教授告诉记者,他们用分线器,把监测到小刘的脑电分出一路,连接到脑信号分析仪上。小刘看到提示,做出拳头的动作时,计算机能够实时捕捉到她的想法,分析页面上,马上会产生“翻译”过的语言,生物医学工程、计算机、医学领域的各路研究高手,利用获得的信号,解码并且分类这些信号,最后成功截取她做握拳这个动作时大脑产生的信号。
正是这些解码过的信号,控制了没有意识的机械手,让它乖乖地跟着小刘,做出同样的动作。(据钱江晚报)
