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国内首例,浙大“双脑计划”让72岁高位截瘫患者只靠意念喝可乐打麻将

编者按:本文来自微信公众号“新智元”(ID:AI_era),编辑:鹏飞,36氪经授权发布。

【新智元导读】浙江大学对外宣布“双脑计划”重要科研成果,求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究,患者可以完全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,同时首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制的可行性。

浙大二院16楼功能神经外科的一间病房里,一群人在全神贯注的盯着一位躺在病床上的老人,看起来和一般的治疗流程没多大区别,除了病人面前的电脑屏幕和一个机械手臂。

此时,只听一个温柔的男声在说:“握住,加油,慢慢来,向自己的嘴巴移动,再往回一些,好差不多,停!”

国内首例,浙大“双脑计划”让72岁高位截瘫患者只靠意念喝可乐打麻将

图片来源:浙江大学公众号

随着他的声音指示,只见机械臂缓缓的抓起一杯可乐,缓缓送到病人面前。随着大爷喝可乐,掌声、欢呼声热烈响起。

喝可乐,本来是平常的不能再平常的事情,就算是70多岁的老人喝可乐也一样,著名的股神巴菲特就酷爱喝可乐嘛!那是什么让一群人因为一个大爷喝可乐就激动成这样?

全国首例:高龄、高位截瘫患者用意念喝可乐玩麻将

可能有人会想是不是医生在用语音控制机械臂完成这一系列的操作,就像CES上展出的很多能接受语音命令的机器人那样。错!

整个过程,从抓取可乐到准确的送到大爷嘴边,这一套流程都是大爷用意念控制机械臂完成的,既没动手也没动口。

国内首例,浙大“双脑计划”让72岁高位截瘫患者只靠意念喝可乐打麻将

1月16日,浙江大学对外宣布:

“双脑计划”重要科研成果,求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究,患者可以完全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,同时首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。

请关注,公众号:浙江大学国内首例!72岁高位截瘫患者用意念喝可乐、打麻将

“双脑计划”是浙大2018年推出的首个“双一流”建设启动的专项计划,将集中优势学科力量,重点推进脑科学与意识、下一代人工智能、脑机交叉融合等前沿方向的研究,同时围绕“脑科学+”“人工智能+”开展高水平学科会聚研究,力争基础理论、前沿技术和成果转化取得重大突破,面向未来培育一批世界领先的研究成果和优势学科。

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今天故事里的主角张大爷今年72岁,两年前因为车祸造成第四颈髓层面损伤,四肢完全瘫痪,非常不幸的丧失了行动能力。所以即使像喝可乐这样极平常的事情,对他来说也是无法完成的超级难题。

但是,经过系统训练后,现在他可以用意识操控机械手臂和人握手,拿饮料、吃油条,甚至还能玩麻将!如果给他一副机械外骨骼,是不是就能完全自理了呢?

国内首例,浙大“双脑计划”让72岁高位截瘫患者只靠意念喝可乐打麻将

该项成果的意义及其所蕴含的社会价值无疑是无比巨大的!据悉,这项研究受到国家重点研发计划“基于脑机接口的脑血管病主动康复技术研究及应用(2017YFC1308500)”、国家重点研发计划“脑机融合的脑信息认知关键技术研究(2018YFA0701400)”、“国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“脑神经网络复杂系统的实时解析与调控仪器研制(31627802)”的资助。

7年,从猴子到人类、从四肢健全到高位截瘫

实际上,意念控制的具体实现十分复杂,需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作。

2012年,浙大求是高等研究院“脑—机接口”团队在名叫“建辉”的猴子大脑中植入微电极阵列,成功破译了猴子的神经信号,识别并完成了抓、勾、握、捏四种不同的手部动作。

2014年,浙大团队在人脑皮层表面植入微电极,在国内首次让机械臂做出“石头、剪刀、布”的手指运动。

从大鼠脑部的“动物导航系统”,到实现这四个最简单不过的动作,研究团队花了5年时间;而从四肢健全活蹦乱跳的猴子到高位截瘫年过七旬的人类,又用了7年时间!

和上述两次成果相比,本次的挑战在于:信号的解码、编码、运算方式及效率等方面的难度均提高了好几个等级!

首先,高龄为实验的难度提升做出了不可磨灭的“贡献”。72岁的大爷,比此前的年轻志愿者在体力、注意力、情绪配合等方面都相对较弱。

其次,瘫痪为破译信号增加了难度。正常情况下,可以通过猴子或者人类手臂移动的动作,和大脑发出的信号相关联,然后破译出做出该动作的信号编码。

但在本次研究中,大爷手臂完全不能动,所有的动作都是通过想象完成的,没有准确的运动信息用于构建解码器,信号质量较前者也不稳定。而且人类的大脑活动的复杂度比猴子高的多,产生的信号干扰也更强。

意念操控:人类千年一梦

从《黑客帝国》到《星球大战》,似乎“意念操控”成为超级英雄们克敌制胜、拯救世界的必杀技能。

人类对意念操控的向往可以追述到千年前,但真正取得突破性进展的历史却不足20年:

DARPADARPA研发脑机交互头盔,意念操控无人机无需植入电极

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我们离William Gibson和PKD笔下那个意识可以任意漫游、身体可以和机械完美结合的赛博世界,越来越近了!

封面图来自pexels

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