央广网北京5月21日消息(记者鹤佳)据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道,近期,全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功,该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂,这对推动脑科学领域研究具有重要意义,标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。

脑机接口技术可以将脑电信号转换为控制指令,从而帮助运动功能障碍患者与外部设备交互,提升生活质量。在此次试验中,科研人员通过介入手术将介入脑电传感器贴附在猴脑血管壁上,无需开颅手术即可采集到颅内脑电信号,相较于传统侵入式和非侵入式脑机接口,兼顾了安全性、识别稳定性。

什么是介入式脑机接口,相比侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口有哪些优势?本次试验取得了哪些突破性进展?介入式脑机接口技术何时能应用到人类身上,能解决哪些健康问题?

 

扬长避短!介入式脑机接口的突破

该项研究的牵头团队负责人——南开大学教授、天津市脑科学与智能康复重点实验室主任段峰介绍,脑机接口技术是通过传感器采集脑电波信号,经过识别后将脑电波信号变成控制外围设备的信号,如控制轮椅、机械臂等,使其按照人的意图进行工作。

目前,实现脑机接口主要有三种方式,包括侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。其中,侵入式脑机接口通过开颅等方式,将电极植入脑内,获取细胞放电率等清晰的脑电信号,如马斯克所做的猴子试验就是用这种方式让猴子用意念玩电脑游戏。侵入式脑机接口的脑电信号更准确,但需要进行开颅手术,可能对受试者造成伤害,安全性有待商榷。

非侵入式脑机接口直接在头皮表面采集脑电信号,安全性相对更有保障,但由于脑电信号在体外采集,不如颅内采集的信号准确。

而介入式脑机接口介于上述两者之间,通过微创介入方式,将颈静脉穿刺,使电极沿着颈静脉导入到相应的大脑皮层区域,无需开颅即可提取颅内脑电信号。因此,介入式脑机接口既保证了安全性,也确保了信号识别的稳定性。

现实版“科幻大片”也许不再遥远

在此次试验中,团队在食蟹猴的颈静脉进行穿刺手术,将电极导入矢状窦,到达运动皮层脑区,识别猴的上肢运动意图。由于在肢体移动的情况下容易受到肌电信号干扰,试验人员将猴的肢体固定,当猴看到苹果产生想吃的欲望时,脑机接口识别到兴奋的信号,通过信号控制机械臂将苹果送到猴的嘴边。

去年,团队已在羊身上完成了介入式脑机接口动物试验,并成功采集到脑电信号。而此次猴试验,不仅成功采集并识别到非人灵长类动物介入式脑电信号,还实现了动物对机械臂的主动控制,实现了介入式脑电信号从被动采集到主动控制的技术飞跃,突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等核心技术。

此前,段峰团队已成功实现了让大鼠体温降24℃进入冬眠状态,并且持续24小时,时间是国外小鼠试验的3倍。不仅如此,脑机接口技术或可运用于记忆移植、通过意识进行驾驶等方面。

患者福音!介入式脑机接口有机会大显身手

脑机接口试验为人们带来了广阔的遐想空间,未来,介入式脑机接口或许还有机会在医疗领域大显身手。比如,对于肢体运动受影响的脑卒中患者,可以在取血栓的过程中导入电极获取脑电信号,带动外围机器人靶向性地训练肢体康复。对于抑郁症等神经性疾病,也可通过加入缓释药物的方式,在紧急情况下挽救患者的生命。除此之外,脑机接口技术还可配合微流量传感器使用,监测血流量变化,为患者提供长时间的临床数据监测。

但段峰指出,距离脑机接口技术真正走到临床,还需要一个漫长的过程,可能是3—5年,也可能是更长时间。

编辑:杨璇铄
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