“双脑计划”科研成果,植入电极的志愿者可以利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动;同时证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂有效的运动控制是可行的。这次成果是我国首次实现了高位截瘫病人通过“脑机接口技术”控制机械臂,完成进食、饮水和握手等上肢运动。这标志着我国脑机接口技术在临床转化应用研究中已跻身国际前列。
浙大二院神经外科主任张建民教授介绍,患者的大脑皮层里植入了两个Utah微电极阵列,这是美国FDA**批准用于临床的脑电采集微电极。每个电极大小为4毫米见方,分布着100个电极针脚,每一个针脚都对应一个或多个神经元细胞。电极的另一头连接着计算机,可以实时记录大脑发出的神经信号。
首先,用于脑机接口的电极必须要植入大脑运动皮层神经元中的第五层,丝毫偏差都会极大影响信号采集效果,并且损害其它神经。该团队利用步进为0.1毫米的手术机器人将两个微电极阵列送入既定位置,误差在0.5毫米以内。这也是全球首例成功利用手术机器人辅助方式完成的电极植入手术。
其次就是脑神经信号的采集和分析。目前国际上已报道的植入式脑机接口案例中,患者均为中青年人,此次项目中的患者为老年人,脑神经信号的稳定性也有所减弱。该团队引入非线性、神经网络算法,设计了一套专门针对高龄患者的方案,*终实现了较好的脑神经信号采集和分析效果。
2014年,浙大研究者在国内首次实现人脑意念控制机械手完成“剪刀—石头—布”等较复杂手部动作。2016年,浙大脑机接口团队获得中国人工智能学会“吴文俊人工智能科学技术创新奖一等奖”。
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