四肢完全不動(dòng)，只是在腦海里想象字的筆畫(huà)，結(jié)果就真的寫出來(lái)了！近日，這幕場(chǎng)景出現(xiàn)在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科的病房里。
23日下午，浙江大學(xué)對(duì)外宣布了“雙腦計(jì)劃”科研新成果，該校求是高等研究院與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作，首次實(shí)現(xiàn)了侵入式腦機(jī)接口控制機(jī)械臂書(shū)寫漢字。志愿者只需想象正常的書(shū)寫過(guò)程，通過(guò)侵入式腦機(jī)接口，解析運(yùn)動(dòng)區(qū)的神經(jīng)信號(hào)，就能獲取書(shū)寫軌跡，并控制機(jī)械臂書(shū)寫出來(lái)。
這次實(shí)現(xiàn)用意念書(shū)寫漢字的張大伯，已經(jīng)76歲高齡，正是4年前國(guó)內(nèi)第一例植入式腦機(jī)接口的患者，當(dāng)年高位截癱的他，通過(guò)腦機(jī)接口控制機(jī)械臂，重獲進(jìn)食、握手等運(yùn)動(dòng)能力。
“拿可樂(lè)、點(diǎn)擊電腦上的麻將牌，每個(gè)動(dòng)作的背后，都是信號(hào)發(fā)送、傳輸和解碼等一系列復(fù)雜的過(guò)程。”浙江大學(xué)腦機(jī)調(diào)控臨床轉(zhuǎn)化研究中心神經(jīng)疾病分中心主任、浙大二院神經(jīng)外科張建民教授解釋，和之前這些大關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)相比，書(shū)寫漢字是手腕手指的精細(xì)運(yùn)動(dòng)，研究難度更大。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的腦控中文書(shū)寫方式，主要是利用鍵盤輸入，而浙大腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)了筆畫(huà)筆順軌跡解碼的難題。
用意念寫字，原理不難理解：人寫不同的字，腦信號(hào)也是各不相同，但每個(gè)字對(duì)應(yīng)的腦信號(hào)又相對(duì)穩(wěn)定。所以，研究團(tuán)隊(duì)要做的，就是從無(wú)數(shù)雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)中尋找大腦對(duì)漢字書(shū)寫的信號(hào)模式。
“漢字和英文不一樣，英文是基于26個(gè)字母的排序，而漢字則是與結(jié)構(gòu)、筆畫(huà)相關(guān)，這也決定了腦機(jī)接口對(duì)漢字識(shí)別的難度更高。為了解碼漢字書(shū)寫軌跡，我們要對(duì)患者進(jìn)行訓(xùn)練，以達(dá)到理想的書(shū)寫效果。”浙大二院神經(jīng)內(nèi)科副主任、功能神經(jīng)外科組組長(zhǎng)朱君明說(shuō)，這個(gè)過(guò)程并非一帆風(fēng)順，去年初，張大伯就已經(jīng)開(kāi)始訓(xùn)練，直到去年9月才有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
如今，浙大腦機(jī)接口書(shū)寫漢字，在離線狀態(tài)下100個(gè)常用漢字的分類正確率達(dá)到了91.3%，在語(yǔ)言模型輔助下，在線正確率可提高至96.2%。
據(jù)了解，目前腦機(jī)接口分為侵入式、半侵入式和非侵入式。侵入式腦機(jī)接口因?yàn)楂@取的信號(hào)質(zhì)量較高，信號(hào)解讀更為精準(zhǔn)，已成為全球研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
張建民表示，任何一項(xiàng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)，最終目的都是為病人解決實(shí)際問(wèn)題。腦機(jī)接口研究對(duì)偏癱、失語(yǔ)、漸凍癥患者的臨床治療和康復(fù)具有重要意義，但相關(guān)技術(shù)要真正應(yīng)用到實(shí)際，還需克服諸如植入電極后信號(hào)衰減、最大限度避免芯片植入對(duì)大腦損傷等技術(shù)難題。
“一個(gè)人有上百億的大腦神經(jīng)元，腦機(jī)接口僅僅獲取其中極小部分。”朱君明表示，未來(lái)我們還有更多的科學(xué)想象，有待技術(shù)的突破，可以肯定的是，連接人腦與電腦的步伐正越來(lái)越快。
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