JULIA无码中文字幕在线视频,亚洲国产日韩欧美,国产美女黄网站免费视频,国产麻豆9l精品三级站

1月16日，浙江大學(xué)對外宣布“雙腦計(jì)劃”重要科研成果：求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成國內(nèi)第一例植入式腦機(jī)接口臨床研究。

患者可以完全利用大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手實(shí)現(xiàn)三維空間的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)首次證明高齡患者利用植入式腦機(jī)接口進(jìn)行復(fù)雜而有效的運(yùn)動(dòng)控制是可行的。

抓、握、移，這些對常人來說再簡單不過的動(dòng)作，背后卻是信號發(fā)送、傳輸和解碼等一系列復(fù)雜的過程。因此，這一“轉(zhuǎn)念”之間的過程，對像張先生這樣脊髓神經(jīng)損傷、運(yùn)動(dòng)功能喪失的殘障人士而言，是不可能完成的任務(wù)，而腦機(jī)接口技術(shù)為這類患者帶來了福音。

侵入式腦機(jī)接口

所謂腦機(jī)接口，就是在大腦和假肢等外部設(shè)備之間建立一條直接傳輸大腦指令的通道，實(shí)現(xiàn)在脊髓及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通路損壞但大腦皮層功能尚健全的情況下，腦部的信號也能通過計(jì)算機(jī)解讀，直接控制外部設(shè)備。

按照植入程度的不同，BCI 分為「非植入式」、「半植入式」和「植入式」。

非植入式（Non-invasive BCI），即在頭骨外檢測信號的設(shè)備；

半植入式（Partially invasive BCI），即安置在大腦皮層表面接收信號的設(shè)備；

植入式（invasive BCI），即通過開顱手術(shù)等方式，向腦組織內(nèi)植入傳感器以獲取信號的設(shè)備。

三者各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體來看，BCI 設(shè)備對腦部植入的程度越高，風(fēng)險(xiǎn)越大。

本次在張先生身上進(jìn)行的是植入式腦機(jī)接口，通過將微電極陣列直接插入大腦運(yùn)動(dòng)皮層里面，可以檢測單個(gè)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。

“相比非植入式研究，打個(gè)比方，植入式相當(dāng)于在體育場里看足球比賽，能親眼看到運(yùn)動(dòng)員是凌空抽射還是頭球攻門，而非植入式的就像是在體育場外‘聽’比賽，只能通過歡呼聲或噓聲了解個(gè)大概。”參與項(xiàng)目的王躍明教授如是說。

不同于健全人，癱瘓病人的腦機(jī)接口試驗(yàn)要困難的多。前者可以通過實(shí)際移動(dòng)手臂獲得腦信號，而癱瘓病人完全是想象運(yùn)動(dòng)，沒有準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)信息用于構(gòu)建解碼器，信號質(zhì)量較前者也不穩(wěn)定。

而既往在國際上已經(jīng)報(bào)道的研究植入式腦機(jī)接口的志愿者均為中青年，而本次張先生是典型的高齡患者，在體力、注意力、情緒配合等方面都相對較弱。

浙大二院神經(jīng)外科主任張建民說：“這次實(shí)驗(yàn)的個(gè)體化程度要求高，沒有任何先前經(jīng)驗(yàn)可供參考，需要我們在圍手術(shù)期管理、手術(shù)操作、電極植入精度以及術(shù)后訓(xùn)練模式、信號分析、醫(yī)護(hù)照護(hù)等多個(gè)方面進(jìn)行不斷探索和創(chuàng)新。”

如何在盡量減少損傷的情況下將微電極準(zhǔn)確無誤地植入患者大腦是技術(shù)上的一個(gè)重難點(diǎn)。

大腦皮層神經(jīng)元共分為6層，實(shí)驗(yàn)需要將電極植入到第5層的位置。電極植入的位置太淺了達(dá)不到效果，太深了又會損傷其他神經(jīng)，難度非常大。

研究人員利用步進(jìn)為0.1毫米的手術(shù)機(jī)器人，準(zhǔn)確地將2個(gè)微電極陣列送入既定位置，誤差控制在0.5毫米以內(nèi)。這也是全球首例成功利用手術(shù)機(jī)器人輔助方式完成電極植入手術(shù)。

在4毫米×4毫米大小的微電極陣列上有100個(gè)電極針腳，每一個(gè)針腳都可能檢測到1個(gè)甚至多個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞放電。電極的另一頭連接著計(jì)算機(jī)，可以實(shí)時(shí)記錄大腦發(fā)出的神經(jīng)信號。

非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

接下來的關(guān)鍵一步就是如何實(shí)現(xiàn)“意念操控”。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)介紹說，人的大腦中上千億個(gè)神經(jīng)元通過發(fā)出微小的電脈沖相互交流，從而對人體的一舉一動(dòng)發(fā)號施令，要實(shí)現(xiàn)意念控制，就要對電極檢測范圍內(nèi)的人腦神經(jīng)電信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和解碼，將不同的電信號特征與機(jī)械手臂的動(dòng)作匹配對應(yīng)。

由于腦機(jī)接口技術(shù)同時(shí)依賴患者腦電信號特征及機(jī)器算法設(shè)計(jì)，目前還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的信號采集、解碼等分析手段，也就是說，不能直接搬用已有的分析手段。

研究人員引入非線性、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，提出了針對這一例高齡患者的個(gè)性化解決方案。

“相對于中青年患者，老年患者的腦電信號質(zhì)量與穩(wěn)定性都要差些，通過非線性解碼器更能‘讀懂’老年人的心思，能夠幫助患者更好地在反饋式學(xué)習(xí)中掌握如何操控機(jī)械臂與機(jī)械手?！?

當(dāng)然，要達(dá)到“人與機(jī)械合一”的目標(biāo)是非常困難的。

團(tuán)隊(duì)采用循序漸進(jìn)的訓(xùn)練方法，先讓張先生在電腦屏幕上操控鼠標(biāo)來跟蹤、點(diǎn)擊二維運(yùn)動(dòng)及三維虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)中的球，再練習(xí)指揮機(jī)械臂完成上下左右等9個(gè)方向的動(dòng)作，最后才是模擬握手、飲水、進(jìn)食等動(dòng)作。訓(xùn)練耗費(fèi)了4個(gè)多月時(shí)間，才有了現(xiàn)在這樣令人激動(dòng)的成果。

▼

未來，重度運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)、語言等功能。

而且隨著腦科學(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(yùn)動(dòng)功能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。

腦卒中常見于老年人，許多腦血管病患者雖救治成功，但常常遺留偏癱失語等后遺癥。因此這次在老齡志愿者上成功實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口運(yùn)動(dòng)功能重建轉(zhuǎn)化研究，將對偏癱失語等后遺癥的臨床治療和康復(fù)產(chǎn)生非常重要的指導(dǎo)意義。

同時(shí)，腦機(jī)接口技術(shù)在未來或許另有大用——對抗人工智能的崛起。

這樣的擔(dān)心不是空穴來風(fēng)，也不是杞人憂天。想象一下，當(dāng)人工智能的智力水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類的那一天到來時(shí)，我們與它們之間的差距就會像今天寵物狗與我們的差距。

而腦機(jī)接口提供了一種可控的選擇：If you can't beat them, join them（如果你無法打敗它們，那就加入它們）。

腦機(jī)結(jié)合的最終目的，是實(shí)現(xiàn)人腦與人工智能的結(jié)合，將人類的認(rèn)知能力提升到一個(gè)前所未有的高度。或許只有實(shí)現(xiàn)與人工智能的共生，才不用擔(dān)心被它們超越。