脑机交互 神经修复新境界

“脑机接口”是一种新兴的神经界面技术，它是在人或动物脑与外部设备之间建立的直接连接通路，即使不通过直接的语言和行动，大脑的所思所想也可以借由这条通路向外界传达。在脑机接口技术的帮助下，残疾人可以控制家电、假肢，甚至输入字母。

　　美国匹兹堡大学2008年在开发用大脑直接控制的义肢上取得了重大突破。研究人员在猴子大脑的运动皮层上植入了微型电极阵列，通过计算机与做成人手臂形状的机械假肢连接。电极阵列感受到的来自神经细胞的脉冲信号被计算机接收并分析，最终可转化为机械手臂的运动。试验结果显示，猴子通过思维控制机械手臂抓握、翻转、拿取，行动自如地完成了进食动作。

　　该研究团队的主要负责人Andrew B. Schwartz教授在会上做了精彩演讲，据他介绍在去年2月，获得美国FDA批准，该团队完成了首例高位脊髓损伤52岁的女性患者的脑机接口手术，患者已经成功完成抓握、持物、吃东西等基本动作，真正做到了“身随心动”。他介绍说，更好地了解神经元群体功能是系统神经科学的一个重要进展。

　　国内处于研究前沿的两家单位，清华大学医学院、浙江大学求是高等研究院也分别报告了他们的最新研究进展。由于信号质量低，电极接触不可靠，使用非侵入性的头皮脑电图仅适用于短期实验，这给脑机接口技术的临床应用提出了挑战。清华大学医学院的洪波教授提出并实现了一种新型的脑计算机接口，通过微创手术直接记录病人大脑皮层表面的神经信号，取得了长期可用性和高性能。他们的新技术与现有的技术相比，在手术风险最小化的同时，还实现了长期稳定的神经信号记录。针对汉语的语言音素神经编码研究，已经获得部分突破，未来有望把神经信号直接转化为合成语音，让残疾人把思维直接转换成语音通过计算机“说出来”。

　　浙江大学朱君明教授展示了利用非人类灵长类动物建立脑机接口系统。研究者在猴子的初级运动皮层（M1区）及辅助运动区（PMd）各植入一个犹他电极，记录M1及PMd区的神经信号，利用广义神经网络等模式识别算法对猴子腕部摇杆轨迹以及不同的抓握手势进行解码分析，实现了利用脑电信号对机械假肢的实时控制。猴子可以通过意念直接控制机械手完成四种不同的抓握手势，正确率可以达到85%。

　　大会主席清华大学左焕琮教授认为，过去的10年，脑机接口技术的迅速发展以及美欧临床试验的成功，使得脑机接口技术已经成为神经科学、临床医学和信息工程交叉研究领域的前沿热点问题。当前的脑机接口系统可用于感觉、运动功能的重建和神经精神疾病的治疗。一旦相关技术成熟，在可预见的未来，该领域的新技术将会扩展到日常生活的各个方面，甚至可以增强和扩展正常人的生理机能。