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   新华网杭州8月25日电(记者朱涵 张乐)通过人类大脑来控制复杂机械的运动将不仅仅存在于科幻电影中。在浙江大学医学院附属第二医院,一名癫痫患者在脑部植入电极后,能够通过意念指挥机械手,做出“剪刀、石头、布”的动作,可谓“心想事成”。

   浙江大学的科学家们25日宣布,他们在动物研究成果基础上,在中国实现了用人脑意念控制机械手完成较为复杂的肢体运动。

   “这是中国脑机接口研究在运动功能重建应用上的重要进展,为肢体运动功能障碍患者带来新的希望。”浙江大学医学院附属第二医院神经科主任张建民教授表示。

   浙江大学求是高等研究院郑筱祥教授介绍,人的大脑中上千亿个神经元通过发出微小的电脉冲相互交流,从而对人体的一举一动发号施令。“意念”指的就是人脑中产生的神经电信号。

   “要实现意念控制,就要对人脑神经电信号进行采集和解码,将不同的电信号与动作一一对应。”郑筱祥说。

   自愿接受本次“意念控制”实验的是一位癫痫患者。此前,这位患者由于频繁发病,用药效果不佳,需要在大脑运动区域内植入电极来监测并明确病灶部位,从而开展进一步治疗。在征得患者及家属同意,并经医院伦理委员会批准后,研究人员将监测的脑电分出一路连接至电信号分析仪。

   “患者最初需要重复剪刀、石头、布三个动作,研究团队大量采集记录不同动作的信号模式,解码后再输入机械手,从而实现患者用意念控制机械手手指活动。”郑筱祥说。

   记者在现场看到,当患者根据研究人员的提示做出“剪刀、石头、布”的手部动作后,机械手能够立即做出相同的动作。这使得人脑控制机械手的能力达到了手指关节水平。

   “可以流畅地完成石头、剪刀、布三个较为复杂的手指动作,一般情况下,就可以满足日常生活的基本需求。”在解释为何要采取该游戏作为实验内容的原因时,张建民如是说。

   不仅如此,机械手还能够进一步对患者动作进行“判断”,与患者“猜拳”——通过现场视频记者看到,当患者出拳头时,机械手聪明地给出了“布”的手势。

   “目前脑机接口技术实现人脑意念控制动作准确率为80%左右,研究人员认为该实验达到了这项技术的前沿水平。”郑筱祥说。

   近年来,脑机接口技术迅速发展。浙江大学的郑筱祥团队从2006年开始进行脑机接口技术研究,前期完成了大鼠意念压杆、猴子意念取食等动物实验,并在2012年实现猴子意念控制机械手完成“抓、握、钩、捏”的精细动作。

   研究人员表示,这一技术从猴脑到人脑的跨步具有重大意义。郑筱祥认为,猴子等动物经过一定训练之后重复某一动作,大脑所受干扰相对较小,而人在重复进行一个动作时,会不由自主地受到周边环境、自我感觉、想象等多种因素的干扰,计算机对信号处理的复杂性也会大大增加。

   “这项技术将令肢体瘫痪、截瘫、外伤截肢等多种涉及运动功能障碍的患者从中受益,帮助他们提高生活质量、重建肢体运动功能。”张建民表示,下一步,研究人员将进一步提升机械手抓握精细物体、不规则形状物体的准确度。

编辑:秦一乔

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