腦機接口一直是全球科技界的重點研究領域，目前，非入侵式腦機接口研究逐漸成為各路科技巨頭和創企的主攻方向，并且目前非入侵式腦機接口設備已經在CES 2020大會上展出。

▲Nextmind非入侵式腦機接口設備

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日前，高位截癱患者張先生借助“意念”用“一只手”拿起可樂，并成功喝進嘴里，一舉登上熱搜。以上成果由浙江大學求是高等研究院“腦機接口”團隊公布，是中國首例植入式腦機接口臨床轉化研究。

據了解，此次項目名為“植入式腦機接口臨床轉化應用研究”，由浙大二院張建民教授團隊與浙江大學求是高等研究院鄭筱祥教授、王躍明教授團隊合作完成。

1、手術機器人輔助方式完成微電極植入

在取得張先生和家屬的知情同意及簽字后，張建民教授團隊通過手術將Utah陣列電極植入張先生控制右側上肢運動的運動神經皮層的第5層（共6層）。該陣列電極僅有4mm*4mm大小，上面分布著100個電極針腳，每一個針腳都能夠檢測到1個甚至多個神經元細胞放電。為了避免誤差，團隊還在手術過程中采用了步進為0.1mm的手術機器人，這也讓該手術成為全球首例成功利用手術機器人輔助方式完成的電極植入手術。

電極的另一端連接的是一臺計算機，后者內置了魯棒在線解碼器與反饋式學習系統，能夠實時記錄大腦的神經信號，并轉化為機械臂的動作指令，最終形成一個“雙向互適應的閉環腦機接口系統”。

微電極植入示意圖

2、腦神經信號的采集和分析

目前國際上已報道的植入式腦機接口案例中，患者均為中青年人，此次項目中的患者為老年人，腦神經信號的穩定性也有所減弱。該團隊引入非線性、神經網絡算法，設計了一套專門針對高齡患者的方案，最終實現了較好的腦神經信號采集和分析效果。

腦神經信號采集反饋流程示意圖

3、患者和機械手的磨合訓練

該團隊首先通過電腦屏幕上的鼠標操控訓練、機械臂指定方向運動等內容進行訓練，然后再模擬飲水、進食等動作。通過循序漸進的方式，歷經4個月，實現了目前的成果。
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訓練過程

4、腦機接口將成廣大癱患病人的福音

此次腦機接口技術臨床應用的成功，證明了我國腦機接口技術已經具備實際應用的能力，并且患者可以借助該技術完成的動作已經較為豐富，可以極大提升患者的生活質量。
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據了解，目前全球腦中風，腦及脊髓損傷導致肢體運動癱瘓后遺癥的病人接近1億，僅中國就有兩三千萬。盡管目前入侵時腦機接口植入并非永久性的，但對于廣大癱患病人而言，腦機接口已經極大的改變了他們的生活，讓他們看到了提高生活質量的希望。
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5、腦機接口應用場景

作為一項與生物體息息相關的技術，腦機接口技術的成熟也需要進行臨床研究。自2005年開始，越來越多的企業和機構通過侵入式或非侵入式的方式開展臨床研究，并取得了突破性的進展。
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相比于國外，國內對于“腦機接口”的研究還處于早期，且在方向上更偏向于非侵入式。基于非侵入式的方式，人們只需要借助帶有電極的頭部可穿戴設備即可獲取信號。相比于侵入式，非侵入式或許在信息獲取干擾性、準確性方面不如前者，但也避免了人體的排異反應和手術的風險等。
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落地方面，腦機接口的價值最大場景在醫療領域，多個案例已經證明，采用腦機接口技術，能夠幫助殘障人士、老年人進行對應的恢復訓練，或是重新獲得肢體控制能力、感知能力等。此外在教育、娛樂、軍事、運動等領域，腦機接口的潛在市場也是極大的。國內一些企業推出的非侵入式腦機接口設備已經開始商用，但在一些非醫療市場，產品的落地受到了來自社會對數據安全、倫理等方面的質疑。
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來源：電子發燒友綜合自鎂客網、智東西、看看新聞等
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