在科幻作品的浩瀚星空中,腦機接口技術宛如一顆神秘而耀眼的星辰,頻繁閃現,點燃了人們對未來的無限遐想。
還記得《阿凡達》里,主人公憑借精妙的腦機接口裝置,將意識注入 “阿凡達” 軀體,自如穿梭于潘多拉星球,與奇異生物共舞,感受別樣世界;《黑客帝國》構建的虛擬 “母體” 世界更為震撼,人類大腦接入網絡,現實與虛擬界限模糊,超能力信手拈來。
這些曾被視作遙不可及的夢幻場景,正悄然向現實邁進。如今,我國腦機接口技術斬獲重大突破,宛如一把神奇鑰匙,解鎖人類潛能,重塑生活、醫療與科技藍圖。下面,就帶大家深入了解這一前沿科技成果。
一、“意念操控” 成真:從實驗室到生活場景
近期,我國科研團隊創造了一項驚人之舉:讓猴子僅憑 “意念” 控制機械臂抓取草莓。在實驗中,科研人員先給猴子建立 “看到紅色小球就要去抓取” 的條件反射,隨后將 “北腦二號” 植入其顱內。當屏幕上出現紅色小球,猴子大腦瞬間釋放電信號,被植入大腦皮層的電極精準捕捉。這些電極細如發絲,上面卻密布數十個觸點,能高效收集腦電信號,經電路系統處理轉化為計算機指令,傳輸至機械臂,完美復現猴子 “抓取” 動作,讓 “意念一動、隔空取物” 成為現實。
實現這一奇跡的核心是我國自主研發的 “北腦二號”,它填補了國內高性能植入式腦機接口技術空白,在國際上首次達成獼猴對二維運動光標的靈巧腦控。其卓越性能源于三個自研核心組件:
一是高通量柔性微絲電極,作為 “傳感器” 植入腦內讀取信號。它采用高生物相容性、無細胞毒性的柔性材料,電極絲直徑僅為頭發絲的十分之一到百分之一,上面布滿大量觸點,能在顯微鏡下看清。這一精巧設計,極大降低對腦組織損害,有效通道數與長期穩定性國際領先,植入獼猴腦內一年后仍能精確采集信號。
二是千通道高速神經電信號采集設備,如同 “信號高速路”,可快速、大量采集神經電信號,確保腦電信號傳輸的高效與精準,為后續處理提供堅實基礎。
三是基于前饋控制策略的生成式神經解碼算法,扮演 “翻譯官” 角色,能在大腦皮層神經活動與運動參數間構建精確映射,精準解析大腦意圖,將抽象腦電信號轉化為具體行動指令。
“北腦二號” 的成功,標志著我國腦機接口技術邁向新階段,大幅縮短與國際頂尖水平差距,為后續應用落地筑牢根基,讓科幻作品中的 “意念操控” 逐步照進現實。
二、漢字書寫新突破:文化與科技的交融
當我們還沉浸在 “意念操控” 機械臂的震撼中時,浙江大學腦機接口團隊又為國人帶來驚喜:實現漢字書寫腦機接口,讓癱瘓患者憑借 “意念” 書寫漢字。
此次研究困難重重,與英文書寫相比,漢字是象形文字,有復雜結構,筆畫多且講究筆順、偏旁部首,長短變化還會改變字義,猶如精密拼圖。國外無相關研究可借鑒,浙江大學團隊只能從零開始。他們耗時近一年,深入鉆研漢字書寫神經機制,突破漢字書寫特殊編碼機制,研發出漢字書寫軌跡解碼新技術。志愿者張大伯是車禍后高位截癱患者,參與研究多年,如今只需在腦海想象書寫過程,運動區神經元活動就會被捕捉,經解析轉化為機械臂動作指令,讓機械臂在紙上復現書寫軌跡。目前,該技術離線狀態下 100 個常用漢字分類正確率達 91.3%,語言模型輔助下正確率升至 96.2%。
這一成果對癱瘓患者意義非凡,為他們打開與外界溝通的新窗。對教育領域也是重大利好,能助力學生克服書寫障礙,提升書寫能力;在文創產業,可激發創意靈感,實現從 “腦內構思” 到 “紙上呈現” 的快速轉化,推動文化創新發展。腦機接口技術正跨越重重難關,將科幻變為現實,為人類生活注入強大動力,引領我們邁向全新未來。
三、癱瘓患者的曙光:重塑生活希望
腦機接口技術帶來的福祉,正實實在在地惠及癱瘓患者群體,為他們的生活重新點亮希望之光。
清華大學科研團隊攜手首都醫科大學附屬北京天壇醫院、宣武醫院,開展的無線微創腦機接口臨床試驗取得重大進展。其中,高位截癱患者小白在去年 12 月接受植入手術,歷經兩個多月康復訓練,已能憑借意念控制光標移動;另一位四肢癱瘓長達 14 年的楊先生,于去年 10 月完成首例無線微創腦機植入手術,如今通過意念控制手套外骨骼,不僅部分恢復抓握功能,平均十秒內就能將水瓶或物件精準拿到指定位置,甚至還能拿起水瓶自主喝水,這是他 14 年來的首次。
這些奇跡背后,是無線微創腦機接口技術的精妙運用。以楊先生為例,其頭部植入的硬幣大小裝置集腦機接口處理器、無線通信和供電接口以及腦電波采集電極于一體,植入顱骨外側,僅電極貼于硬腦膜外。體外機通過線圈實現無線供電與通信,采集腦信號指揮氣動手套外骨骼。此技術為半侵入式,電極不破壞神經組織,能獲取較高信號強度與分辨率,降低免疫反應和神經細胞損傷風險。
對癱瘓患者而言,腦機接口技術是改變命運的關鍵。曾經只能依賴他人照料的他們,如今能憑借自身意念完成喝水、抓握等基本動作,自理能力提升,生活質量顯著改善,重新燃起回歸社會、參與社交與工作的希望。這一技術不僅是醫學突破,更為無數家庭驅散陰霾,讓家屬看到親人康復、重拾生活信心的可能,開啟全新生活篇章。
四、癱瘓患者成功通過意念控制動作
在上海,一名癱瘓患者通過腦機接口技術成功實現了動作控制,能夠在氣囊手套的輔助下舉起杯子喝水,這一成果標志著中國在腦機接口領域邁出了堅實的一步。
此外,上海腦虎科技與華山醫院神經外科團隊也取得了令人矚目的成果。他們通過國產原創侵入式柔性腦機接口技術,成功實現了對漢語實時解碼,解碼準確率和速度均達到了世界領先水平。這一技術不僅為失語患者恢復語言功能帶來了希望,更為健康人群實現人腦與AI大模型的直接連接和交互提供了可能。
同時,華為技術有限公司也在腦機接口領域取得了重要成果,其新專利提供了一種全新的控制刺激器的方法、刺激器、腦機接口系統和芯片,為未來的實際應用奠定了堅實基礎。
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