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“握住，很棒，向自己的嘴巴移動，再往回一些，好差不多，停！”隨著張先生吸溜一口可樂，浙大二院神經(jīng)外科病房內(nèi)響起了一片掌聲。

如此簡單的一個動作，大家為何要為他喝彩？

72歲高齡的張先生是中國第一位在大腦中植入腦機(jī)接口電極的患者，目前住在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科的病房里。

“太不容易了！對四肢完全癱瘓的人來說，這是不可能完成的任務(wù)。今天，通過腦機(jī)接口，他做到了！”浙大二院神經(jīng)外科主任張建民激動地說。

16日，浙江大學(xué)發(fā)布“雙腦計劃”最新科研成果。該校求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊與浙大醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成了國內(nèi)首例植入式腦機(jī)接口臨床研究。

該團(tuán)隊在國內(nèi)首次通過對一位高位截癱志愿者腦內(nèi)植入Utah陣列電極，患者可以利用大腦運動皮層信號精準(zhǔn)控制外部機(jī)械手臂，完成進(jìn)食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運動。首次證明了高齡患者利用植入式腦機(jī)接口進(jìn)行復(fù)雜運動控制的可行性。

“相比以往在患者大腦皮層表面‘蓋’上一塊電極片，屬于開顱但不插入皮層的半植入式操作，我們這次把微電極陣列直接插入大腦運動皮層里面，可以檢測單個神經(jīng)元細(xì)胞放電情況，獲取的信號更直接、穩(wěn)定和豐富?！闭愦笄笫歉叩妊芯吭航淌谕踯S明說。

圖片來源：浙大二院

據(jù)介紹，大腦皮層神經(jīng)元共分為6層，該實驗需要將電極植入到第5層位置，植入位置太淺達(dá)不到效果，太深則會損傷其他神經(jīng)。研究人員采用步進(jìn)為0.1毫米的手術(shù)機(jī)器人，準(zhǔn)確地將2個微電極陣列送入既定位置，誤差控制在0.5毫米以內(nèi)。

圖片來源：浙大二院

“在4毫米×4毫米大小的微電極陣列上有100個電極針腳，每一個針腳都可能檢測到1個甚至多個神經(jīng)元細(xì)胞放電。電極的另一端連接著計算機(jī)，可以實時記錄大腦發(fā)出的神經(jīng)信號?！蓖踯S明解釋道，大腦中上千億個神經(jīng)元通過發(fā)出微小的電脈沖相互交流，從而對人體行為發(fā)號施令，實現(xiàn)意念控制需要對電極檢測范圍內(nèi)的人腦神經(jīng)電信號進(jìn)行實時采集和解碼，將不同的電信號特征與機(jī)械手臂的動作匹配對應(yīng)。

張建民教授團(tuán)隊為張先生手術(shù)。圖片來源：浙大二院

術(shù)后復(fù)查確認(rèn)電極植入位置無誤。圖片來源：浙大二院

由于腦機(jī)接口技術(shù)同時依賴患者腦電信號特征及機(jī)器算法設(shè)計，目前尚無統(tǒng)一的信號采集、解碼等分析手段，且老年患者的腦電信號質(zhì)量與穩(wěn)定性都要差些，研究團(tuán)隊為此設(shè)計了個性化的非線性解碼器，并通過四個多月的反饋式學(xué)習(xí)，使該患者能操控機(jī)械手臂進(jìn)行飲水、進(jìn)食、握手等動作。

患者通過意念操作機(jī)械手臂與研究人員握手。盧紹慶 攝

“高位截癱、肌萎縮側(cè)索硬化、閉鎖綜合征等重度運動功能障礙患者有望應(yīng)用植入式腦機(jī)接口技術(shù)并借助外部設(shè)備重建肢體運動、語言等功能?！?/strong> 浙大醫(yī)學(xué)院附二醫(yī)院神經(jīng)外科主任張建民說，隨著腦科學(xué)的不斷發(fā)展，這一領(lǐng)域的臨床應(yīng)用將從現(xiàn)有的以運動為主的功能重建逐漸推廣到語言、感覺、認(rèn)知等更多更復(fù)雜的功能重建上。