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全球腦機接口應(yīng)用迎來新突破

2025-04-11 14:21:38來源:新華每日電訊  

近年來,全球腦機接口技術(shù)飛速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸從醫(yī)療領(lǐng)域擴大至教育、游戲等非醫(yī)療領(lǐng)域。與此同時,人工智能(AI)等新興技術(shù)的快速演進正在推動腦機接口技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)更多突破。

腦機接口是一種變革性的人機交互技術(shù),其工作原理是采集腦部神經(jīng)信號并分析轉(zhuǎn)換成特定指令。該技術(shù)能夠在大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建直接連接,實現(xiàn)“腦”與“機”之間的直接信息交換。

腦機接口設(shè)備的重要功能包括幫助治療記憶力衰退、頸脊髓損傷及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病,幫助有運動功能障礙的患者、癱瘓人群恢復(fù)部分能力,甚至幫助他們重新行走,改善和提升他們的生活質(zhì)量。

隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展,其在醫(yī)療領(lǐng)域與非醫(yī)療領(lǐng)域的潛在應(yīng)用場景也在不斷擴展,包括監(jiān)測與評估大腦狀態(tài)、調(diào)控神經(jīng)、增強感官能力、提高游戲的操控性以及用于教育等領(lǐng)域。

目前,腦機接口技術(shù)按照其是否需要侵入大腦以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類。

侵入式腦機接口需要將電極或傳感器等硬件設(shè)備植入到大腦皮層,以直接捕獲神經(jīng)信號,主要優(yōu)點是信號質(zhì)量較高,可以實現(xiàn)對神經(jīng)信號的直接監(jiān)測和調(diào)控。但由于涉及手術(shù)風險和可能的健康隱患,侵入式腦機接口的應(yīng)用范圍相對有限。

非侵入式腦機接口則不需要通過手術(shù)將硬件設(shè)備植入人體,而是通過采集腦電信號等無創(chuàng)方式來間接監(jiān)測大腦活動,具有無創(chuàng)、低風險、易操作等優(yōu)點,但存在信號質(zhì)量相對較低、對環(huán)境干擾較為敏感等局限性。

半侵入式腦機接口介于非侵入式和侵入式腦機接口之間,雖然仍需要通過手術(shù)布置電極,但電極并不植入大腦皮層,而是置于顱骨下、皮層上方。

業(yè)內(nèi)人士認為,全球腦機接口的發(fā)展歷程可以分為學(xué)術(shù)探索階段、科學(xué)論證階段和應(yīng)用試驗階段,目前該技術(shù)正處于第三個階段,并蓬勃發(fā)展。

2024年1月,美國“神經(jīng)連接”公司完成了該公司首例腦機接口設(shè)備人體移植,移植后患者可通過意念移動電腦屏幕上的光標;2024年3月,中國團隊宣布成功研發(fā)出65000通道、雙向的腦機接口芯片;2024年8月,“神經(jīng)連接”公司表示,已完成該公司第二例腦機接口設(shè)備人體移植,接受移植者在術(shù)后用意念控制光標、玩電子游戲等能力增強。

2025年,腦機接口應(yīng)用持續(xù)迎來新進展。在AI賦能下,腦機接口的實時性和低延遲性能顯著提升;而高密度柔性電極和解碼算法的協(xié)同創(chuàng)新,使半侵入式技術(shù)也取得新進展。

今年1月,“神經(jīng)連接”公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體上宣布,該公司已完成第三例腦機接口設(shè)備人體植入手術(shù),且設(shè)備運行良好,預(yù)計2025年還會增加約20例至30例。

3月31日,美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校領(lǐng)銜的研究團隊在英國《自然·神經(jīng)學(xué)》雜志上發(fā)表論文說,他們利用人工智能算法改進了腦機接口植入設(shè)備,使一名失語18年的中風患者能以更接近自然語言的速度將想法轉(zhuǎn)換成語言表達出來。

據(jù)介紹,經(jīng)改進的腦機接口系統(tǒng)可在3秒內(nèi)同步完成對患者所思考語句的實時解析與語音轉(zhuǎn)化,而患者此前所用的輔助通信設(shè)備完成這一過程需要超過20秒。

近期,中國腦機接口植入人腦技術(shù)也取得新突破。中國自主研發(fā)的半侵入式腦機接口“北腦一號”第三例人體植入手術(shù)于3月20日在天壇醫(yī)院成功完成。前兩例先后在北大第一醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院完成。接受手術(shù)后,癱瘓病人已實現(xiàn)意念控制運動,因患漸凍癥而失語的病人已實現(xiàn)語言交流能力。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹,“北腦一號”集成了中國自主研發(fā)的柔性高密度腦皮層電極,128通道同時采集的信號通量在同類產(chǎn)品中處于國際領(lǐng)先水平。這種新型的半侵入式腦機接口既提升了信號采集的精準度,又降低了手術(shù)創(chuàng)傷和術(shù)后風險,彌補了侵入式和非侵入式技術(shù)的不足。

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