七旬高位瘫痪患者用意念喝饮料吃油条浙大又出黑科技

“抓住，很棒，向自己的嘴巴移动，再往回一些，好，差不多，停！”跟着张先生吸溜一口可乐，病房里响起了一片掌声。

张先生本年72岁，两年前由于事故形成第四颈髓层面损害，四肢彻底瘫痪。经过体系操练，现在他不光能够握手，还能拿饮料、吃油条、玩麻将，只不过这些动作不是用他自己的手来做的，而是他用“意念”操控外部机械臂及机械手来完结的。

1月16日，浙江大学对外宣告“双脑方案”重要科研作用，该校求是高级研讨院“脑机接口”团队与浙江大学医学院隶属第二医院神经外科协作完结国内榜首例植入式脑机接口临床研讨，患者能够彻底使用大脑运动皮层信号精准操控外部机械臂与机械手完结三维空间的运动，一起初次证明高龄患者使用植入式脑机接口进行杂乱而有用的运动操控是可行的。

大脑与机械的心灵感应

这不是榜初次，但难度很大

在浙大二院16楼神经外科的一间病房里，张先生刚刚午休完毕。护理一边叫着“外公，外公”，一边轻轻地在他腿上盖了一块毯子。而那儿，作业人员现已把设备调试好了。这一天的操练由此开端。

作业人员把一个放着油条的杯子放在机械手的周围，张先生用“意念”让机械手对准方位，打开手指，抓住杯子，一步一步往回挪。挪的进程并不都十分顺利，有时分往左偏一点，有时分往右偏一点，张先生得“用力”想着“往右”或“往左”，调整机械臂的方向，经过近半分钟的尽力，机械手总算把杯子挪到了他的嘴边，张先生吃到油条了。

抓、握、移，这些对常人来说再简略不过的动作，背面却是信号发送、传输和解码等一系列杂乱的进程。因而，这一“转念”之间的进程，对像张先生这样脊髓神经损害、运动功用损失的残障人士而言，是不或许完结的使命。

近年来鼓起的脑机接口技能为这类患者带来了福音。

所谓脑机接口，便是在大脑和假肢等外部设备之间树立一条直接传输大脑指令的通道，完结在脊髓及运动神经通路损坏但大脑皮层功用尚健全的状况下，脑部的信号也能经过计算机解读，直接操控外部设备。

早在2012年，浙大团队就在山公脑中植入微电极阵列，运用计算机信息技能成功提取并破译了山公大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使山公能经过自身“意念”直接操控外部机械手臂。

2014年，浙大团队在人脑内植入皮层脑电微电极，完结“意念”操控机械手完结高难度的“石头、剪刀、布”手指运动，发明了其时的国内榜首。

与前两次比较，现在这项最新作用，有什么不同呢？浙大求是高级研讨院教授王跃明说，2014年的临床使用是在患者大脑皮层外表“盖”上一块电极片（皮层脑电电极），电极自身并未刺进大脑皮层内部，归于开颅但不刺进皮层的半植入式操作，不能检测到单个神经元的放电。而这次是把微电极阵列直接刺进大脑运动皮层里边，是植入式操作，能够检测单个神经元细胞放电状况，获取的信号更直接、安稳和丰厚。“比较非植入式研讨，打个比如，植入式相当于在体育场里看足球竞赛，能亲眼看到运动员是腾空抽射仍是头球攻门，而非植入式的就像是在体育场外‘听’竞赛，只能经过欢呼声或嘘声了解个大约。”

机器人辅佐手术、非线性神经网络算法

都是新测验

在做好充沛的术前预备后，上一年8月，研讨方案经医院道德委员会赞同，并征得张先生和家族的知情赞同后正式开端。

应战从如安在尽量削减损害的状况下将微电极精确无误地植入患者大脑开端。

张建民说，大脑皮层神经元共分为6层，试验需要将电极植入到第5层的方位。电极植入的方位太浅了达不到作用，太深了又会损害其他神经，难度十分大，“这对咱们来说，是全新的手术。”

以往相似的手术都是传统的人工植入，尽管植入作用及后期脑电信号质量整体尚可，但精确程度还不是最理想。张建民想到了手术机器人。他们使用步进为0.1毫米的手术机器人，精确地将2个微电极阵列送入既定方位，差错操控在0.5毫米以内。这也是全球首例成功使用手术机器人辅佐方法完结的电极植入手术。

“在4毫米×4毫米巨细的微电极阵列上有100个电极针脚，每一个针脚都或许检测到1个乃至多个神经元细胞放电。电极的另一头连接着计算机，能够实时记载大脑宣布的神经信号。”王跃明说。

接下来的要害一步便是怎样完结“意念操控”。团队介绍说，人的大脑中上千亿个神经元经过宣布细小的电脉冲彼此沟通，从而对人体的一举一动指挥若定，要完结意念操控，就要对电极检测范围内的人脑神经电信号进行实时收集和解码，将不同的电信号特征与机械手臂的动作匹配对应。

“相对于中青年患者，晚年患者的脑电信号质量与安稳性都要差些，咱们规划的非线性解码器更能‘读懂’晚年人的心思，能够协助患者更好地在反应式学习中把握怎样操控机械臂与机械手。”

当然，要到达“人与机械合一”的方针是十分困难的。团队选用按部就班的操练方法，先让张先生在电脑屏幕上操控鼠标来盯梢、点击二维运动及三维虚拟现实运动中的球，再操练指挥机械臂完结上下左右等9个方向的动作，终究才是模仿握手、饮水、进食等动作。操练耗费了4个多月时刻，才有了现在这样令人激动的作用。

喝水饮食不再难，还能打麻将文娱一把

心境好多了

饿了就能吃，渴了就能喝，经过脑机接口，张先生能够自己“做”一些作业了。他说，心想事成的感觉真是太好了。并且作业人员知道张先生喜爱打麻将后，特别规划了一套程序，让他能够经过操控鼠标玩电脑麻将游戏。“刚来咱们这的时分，张先生心境很失落，咱们跟他说话，他都不怎样理睬。现在，能看得出他高兴多了。”护理长说。

为患者考虑，这也是一切作业的起点。

“任何基础医学研讨的终究意图都是要使用到临床，为患者处理实际问题，这便是所谓的‘转化医学’”，张建民说，高位截瘫、肌萎缩侧索硬化、闭锁综合征等重度运动功用障碍患者有望使用植入式脑机接口技能并凭借外部设备重建肢体运动、言语等功用。

从开始完结电极植入大鼠脑部的“动物导航体系”到脑机接口使用在人的大脑上，团队花了十余年的时刻。这项研讨也代表着浙江大学的脑机接口技能现已能够跻身国际最先进水平。