脑机接口,让失语患者“说”“你好”
高截瘫,身体器官残疾,大脑仍然正常,但不能说话,怎么办?用脑-计算机接口让别人直接和病人的大脑对话!最近,西安交通大学第二附属医院与西安交通大学机械工程学院联合使用脑-计算机接口技术,使一位失语症的高截瘫患者说你好"。
据报道,病人从高位脊髓损伤后跌倒,只能对医生的呼吁眨眼,而这一次,病人使用脑-电脑接口技术,看着电脑屏幕上不断地敲打字符或拼音,然后通过系统"说,"自己的想法。
脑-计算机接口技术为创新神经科学研究和临床神经疾病诊断、治疗和康复研究提供了一个专业和完整的解决方案。他说:"透过这项技术,病人和医护人员,以及家庭成员,应能更有效地沟通,帮助病人更准确、更有效地表达内心的想法。西安交通大学第二附属医院的一名医生说。
据了解,患者跌倒后,第五、第六颈椎脱位,造成高位脊髓损伤。及时手术治疗后,颈椎已成功复位,但目前四肢功能尚未恢复,加上气管切开术伴延髓麻痹,导致吞咽困难和言语障碍,只能通过眨眼表达自己的要求。
为此,西安交通大学第二附属医院主任王晓创、西安交通大学副院长王钢、西安交通大学机械工程学院教授徐光华充分展示了脑-机接口技术在重症患者中的应用,并制定了个体化实施方案。
8月6日上午,在徐光华和他的团队的努力下,病人戴着脑电图帽,使用了BCI技术。在指导教学之后,病人看着电脑屏幕上的搏动字符,很快跳出屏幕上的"Hello"字。"脑电帽采集了病人的脑电信号后,通过计算机处理和分析,我们可以准确地捕捉病人的想法。"王晓庄说。
据王钢介绍,自去年以来,西安交通大学第二附属医院一直在与交通大学机械工程学院对接这项技术的开发和应用。出乎意料的是,在第一次测试中,病人成功地"说了"你好。现在有两种模式可供病人使用,一种是预设的问题,一种是通过查看相应的图像来选择;另一种是在屏幕上放置26个字母,类似于拼音打字,然后通过看它来详细说明你想说什么。"这个"hello"相当于拼写出来。
我们通常让病人眨眼,只能问他‘渴’想上厕所等问题,如果病人有其他他们想表达的东西,比如他们想要见的亲戚,医护人员不能准确地理解。脑-计算机接口技术可以帮助病人表达他们的不同想法。王钢说。
阅读大脑记忆,用头脑控制物体。过去,只在科幻电影中,现在它正逐渐成为现实。
近几年来,脑-计算机接口技术已经在动物身上进行了测试和启动,已经走上了快速发展的道路,被称为"下一代人工智能技术"。
脑-计算机接口技术实际上是一种研究人脑的技术系统,通过"大脑+计算机+接口"在大脑和外部设备之间建立一条新的信息交换途径,一方面将大脑信号转化为机器可识别的信号以实现对机器的有效控制;另一方面,外部设备信号被转化为大脑可识别的信号,大脑直接从外部进行干预。该技术起源于20年代。
根据分类,大脑-计算机接口可分为侵入性和非侵入性。两者之间的区别是,电极是通过手术直接植入大脑皮层,而非侵入性设备是不可植入的,而是可穿戴的。根据不同的方式,最终效果和影响也不同。前者具有高质量的信号采集质量,但安全风险和成本很大,而后者正好相反。
具体来说,脑-机接口系统由信号产生、提取、转换、输出和反馈组成,其中最重要的是信号产生和转换算法。
今年初,浙江大学宣布了"双脑工程"的重要科研成果,完成了我国第一个植入式脑-机接口的临床研究。
据报道,浙江大学的这项临床研究是高等研究所和浙江大学医学院附属于第二附属神经外科医院的大脑-计算机接口小组。经过系统的训练,患者可以利用大脑运动皮层的信号,准确地控制外部机械手和机械手,实现三维空间的运动。同时,本研究也首次证明了老年患者使用植入式脑-计算机接口进行复杂有效的运动控制是可行的。同时表明,这一最新成果将有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建,并有望对辅助运动功能、残疾人功能重建、老年人功能增强等产生积极影响。
早在2012年,浙江大学的团队就在猴子大脑中植入了一个微电极阵列,成功地提取和破译了猴子大脑中关于抓取、钩、握和捏四种手势的神经信号,这样猴子就可以通过自己的"思维"直接控制外部操纵者。2014年,浙江大学的研究小组将皮层脑电微电极植入人脑,实现了控制机械手完成"石头、剪刀、布手指运动"的"想法"。
一方面,它可以增强人体的大脑技能,提高记忆力,计算力等脑力水平,使人拥有更强大的脑力;另一方面,它还可用于诊断脑神经疾病,预测和抑制癫痫发作的发生率,可用于脑卒中患者的康复训练,具有增强和恢复双重辅助功能不过,我国脑机接口技术还处于起步阶段,目前医学应用效果显著,但在危重医学领域,其应用还比较有限,简单的‘你好’字代表着脑机接口在重症患者中的应用向前迈进了一大步。脑机接口技术有望实现重症患者与医护,家属的有效沟通,有效反映患者病情变化,提高ICU患者诊疗疗效,改善预后;同时也能及时反映患者诉求,实现ICU患者人文关怀的个体化,智能化
此外,脑机接口也有机会使用军事、教育、娱乐等领域的人才,并可与机器人、无人驾驶飞机和其他智能设备一起使用,以帮助人们轻松从事各种工作和生产。
根据中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员陶胡的说法,中国缺乏原始的脑-计算机接口核心技术,而且在带宽、准确性和身体稳定性方面也存在缺陷。迫切需要整合多学科知识和多领域资源,重点解决"高带宽双向读写、海量神经信号实时处理和数据传输、无创/微创植入、体内长期植入"等关键技术问题。为了实现人脑与机器脑的深度融合,实现了新一代人机交互。