继美国之后,我国侵入式脑机接口进入临床试验阶段

摘要

记者6月13日获悉,中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央团结复旦大学附属华山医院,与相关企业合作,告成 开展了中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。该结果标记着我国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后

记者6月13日获悉,中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央团结复旦大学附属华山医院,与相关企业合作,告成 开展了中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。该结果标记着我国在侵入式脑机接口技术上成为继美国之后,环球第二个进入临床试验阶段的国家。

四肢截肢受试者实现用“意念”打游戏

脑机接口是颠覆性前沿交叉技术,经由过程 在大脑与外部设备间建立通讯和控制通道,实现“脑控”与“控脑”。该技术不但可以助力机体功效 重建 和神经系统 疾病治疗,也将成为下一代交互方法 ,让科幻影戏中的人机融合、意念交换、影象存储和上传等酿成现实。

大脑有近千亿个神经元,就像一座密闭的体育馆,近千亿个神经元就像是散布 在六层看台上的不雅 众(大脑皮层共有六层),每个区域的不雅 众经由过程 发出不同的声音实行不同的功效 。

非侵入式脑机接口技术将电极设置在颅骨外,类似于在体育馆的表面聆听 内里的声音;半侵入式技术将电极植入颅骨下方、大脑皮层外侧,相当于在看台顶部放置大量 发话器,能捕捉到更多群体的声音。

侵入式脑机接口技术将电极植入大脑皮层中,直接打仗神经元细胞,就犹如进入体育馆内将许多发话器贯穿 六层看台放置到每位不雅 众面前,近间隔传递邻近 每个不雅 众的声音,从而获取更清晰、更正确的旌旗灯号 。其上风是能够 获取单神经元级别的高质量旌旗灯号 ,进而实现更加精准的脑控。

此次临床试验的受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。自2025年3月植入脑机接口设备以来,系统 运行安定 ,术后一个多月未涌现 沾染 和电极失落 效的情况。仅用2-3周的训练,他便实现了“脑控”电子产物,操纵赛车、下象棋等多种游戏,到达了跟平凡人控制电脑触摸板相近 的程度。

受试者术后一个月,可“脑控”玩赛车游戏。中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央供图

环球最小尺寸神经电极,仅约头发丝的1/100

“侵入式脑机接口技术是大国技术角力的重点,目前科研结果丰硕 ,比如实现了正确率97.5%的语音解码、意念打字、控制外骨骼、视觉重建 ,但也面临着从科研到运用 转化的挑衅。”中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央研究员赵郑拓说,这些挑衅包含 缺乏 长期安定 高带宽的神经电极、缺乏 临床友好的系统 、临床样本(数据)极少、神经科学对大脑的理解有限等。

脑组织非常柔嫩 ,且跟着 人的心跳、呼吸有节律地活动。以往硬质材料的电极植入后,也许 对脑组织造成损伤,激发 炎性反应,长此以往,旌旗灯号 会削弱。同时,传统神经电极存在无法长期安定 记载、难以实现大规模 记载等问题。赵郑拓团队研制及临盆 的神经电极是目前环球尺寸最小、柔性最强的神经电极,截面积仅约头发丝的1/100。

电极。中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央供图

此前,世界上唯一进入临床试验阶段的,代表业界最高程度的是埃隆·马斯克创办企业Neuralink的侵入式脑机接口系统 。赵郑拓团队研制及临盆 的神经电极截面积仅为Neuralink所使用电极的1/5到1/7,柔性超过Neuralink的百倍,让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物,最大程度低落对脑组织的损伤。

这款超柔性神经电极具备高密度、大规模 、高通量、长时光 的安定 在体神经旌旗灯号 收罗能力,已接踵 完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入和安定 记载验证,最长安定 记载时光 达360天。

微创手术低落风险,明显缩短术后病愈周期

脑机接口研发进程 涉及电极、芯片、旌旗灯号 处置惩罚、算法、脑控软件等多个环节。

赵郑拓和李雪团队的侵入式脑机接口系统 总体框架由数据能量传输器、无线植入式旌旗灯号 收罗器、人机交互软件息争码算法组成,是国内唯一得到了注册型检陈诉,且可以长期安定 收罗到单神经元Spike旌旗灯号 的脑机接口系统 。

脑智杰出中央研制的植入体直径26毫米、厚度不到6毫米,是环球最小尺寸的脑控植入体,仅硬币巨细,为Neuralink产物的1/2。只需要在大脑活动皮层上方的颅骨上“打薄”出一块硬币巨细的凹槽,用以镶嵌设备,再在颅骨的凹槽中打一个5毫米的穿刺孔,植入两根截面积仅约头发丝的1/100的电极。神经外科微创术式在有效低落手术期风险的同时,可以明显缩短术后病愈周期。

植入体。中国科学院脑科学与智能技术杰出创新中央供图

实时在线解码是脑机接口技术的症结 环节。赵郑拓研究组经由过程 自主 研发的在线进修 框架,创造 性实现了神经解码器的动态优化。系统 在十几毫秒窗口期内可以完成神经旌旗灯号 的特性提取、活动意图剖析及控制指令生玉成流程。

系统 植入后,团队奇妙 地将系统 外部设备集成在一顶特制帽子中。帽子内包含 无线供电器和旌旗灯号 接收器。患者只需戴上这顶帽子,即可自动连接 系统 ,无需庞杂 线缆,极大提拔了一样平常使用的便捷性。

当患者“想”要移动光标时,大脑中的神经元会产生特定的电旌旗灯号 。柔性电极捕捉到这些薄弱的电旌旗灯号 后,经由过程 植入在头骨下的旌旗灯号 处置惩罚芯片,将其传输到患者头上佩戴的特制帽子中。帽子里集成的无线设备不但能为系统 供电,还能将旌旗灯号 传输到盘算机,颠末解码算法处置惩罚后,将神经活动模式转化为死板 可实行的指令。

“这个进程 有点像学骑自行车,一开始需要锐意 思考每个动作,后面跟着 练习渐渐变得自然流通。”赵郑拓解释道,同时,系统 也在不停顺应患者的头脑风俗,就像两个人渐渐学会彼此 的交换方法 。跟着 两边的顺应和进修 ,这种“对话”变得越来越流通。

安全 性和功效 性在非人灵长类动物试验中得到 验证

精准定位和植入是全部 手术告成 的症结 ,高精度的电极植入可以为后续的旌旗灯号 收罗息争码奠基紧张底子。在为受试者进行手术前,华山医院路俊锋教授团队采用了功效 磁共振成像团结CT影像技术,重构了受试者专属三维模子与人脑活动皮层的具体功效 地图,以确保植入地位 的准确性。

手术当天,路俊锋教授团队借助高精度导航系统 ,在唤醒手术下将超柔性电极植入受试者大脑的活动皮层指定区域,全部 手术进程 准确到毫米级别,最大限度地保证了安全 性和有效性。

依托脑智杰出中央国际领先的非人灵长类研究平台,在开展人体试验之前,系统 的安全 性和功效 性已经在猕猴中得到 了验证。

侵入式脑机接口系统 被植入到猕猴大脑活动皮层的手部和手臂功效 区,植入手术顺利 完成后,系统 持续运行安定 ,未涌现 沾染 和电极失落 效的情况。猕猴颠末训练,已实现仅凭神经活动即可灵敏精准控制盘算机光标活动。

在安稳运行一段时光 后,猕猴的植入体经由过程 手术安全 取出,并改换 新植入体在统一 个颅骨开孔地位 完成二次植入。术后系统 持续运行安定 ,同样未涌现 沾染 和电极失落 效的情况,猕猴快速适用新系统 并流通实现脑控光标。手术的顺利 完成验证了植入体经由过程 二次手术升级 换代的可行性。

将来,受试者有望实现拿杯子等动作

这项技术有望为脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化(渐冻症)、中风后遗症、上肢截肢等导致活动功效 停止 的患者重获部门自主 行动能力,也也许 资助失落 语症等说话 停止 患者重建 沟通桥梁。同时,该技术也为癫痫、帕金森病等神经系统 疾病的诊疗供给 了新的思路。

下一步,项目团队会实验让受试者使用机械臂,使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操纵。后续还将涉及对庞杂 物理外设进行控制,例如对死板 狗、具身智能死板 人等智能代理 设备的控制,从而拓展他的生活界限。

新京报记者 张璐

编辑 刘梦婕 校正 李立军

0

路过

0

雷人

0

握手

0

鲜花

0

鸡蛋

推广
火星云矿 | 预约S19Pro,享500抵1000!
本文暂无评论,快来抢沙发!

有招是一个优质的生活妙招创作平台,在这里,你可以任意分享你的妙招经验,日常生活、技能学习、成长励志、恋爱婚姻……我们相信,每个人都有独特的生活妙招,有着无穷的创造力。
  • 官方手机版

  • 微信公众号

  • 商务合作