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高位截癱患者僅憑意念，就可以操控輪椅在小區(qū)遛彎，指揮機器狗取回外賣——這不是科幻電影，而是近期我國科學家在侵入式腦機接口臨床試驗的重大突破。
近日，中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心和國內(nèi)科研機構(gòu)及醫(yī)療單位合作開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗取得新突破，技術(shù)上實現(xiàn)了從二維的屏幕光標控制，到三維的物理世界交互的重大轉(zhuǎn)變。
接受本次腦機接口臨床試驗的是一位中年男性患者，由于一次不幸摔倒，他在2022年因脊髓損傷導致四肢癱瘓，經(jīng)過一年多的康復，情況未有改善，僅剩頭頸部可以活動。2025年6月，患者植入了科研團隊開發(fā)的腦機接口系統(tǒng)。起初，該患者經(jīng)過2到3周的訓練，能夠?qū)崿F(xiàn)憑借意念對電腦光標、平板電腦等電子設備的控制。
為了進一步提高植入者對周圍環(huán)境的交互能力，研究團隊在此基礎上，通過更多新技術(shù)的引入，成功將腦機接口應用場景從二維屏幕拓展到了三維物理世界，例如憑借意念超低延遲操控輪椅、機器狗。中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員趙鄭拓介紹，這位患者可以將機器狗作為身體的延伸，通過意念控制它下樓取快遞，通過意念控制輪椅下樓遛彎等，大大豐富了他的生活。
侵入式腦機接口如何運作？
侵入式腦機接口是怎樣的一個設備？它是如何實現(xiàn)從植入者的“意念”轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠繖C械設備的各種動作呢？
趙鄭拓介紹，腦機接口系統(tǒng)由前端的傳感器與后端的處理器兩部分組成。
前端傳感器是一根僅約頭發(fā)絲1/100粗細的線，將其中5至8毫米的長度植入大腦內(nèi)部。后端處理器如一枚硬幣，它不需要整體貫穿顱骨，只需要在顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設備。
專家稱，前端的傳感器相當于連接大腦的網(wǎng)線，負責連接到外部世界，上傳、下載各種信息，后端的處理器負責把大腦的微弱神經(jīng)活動轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。這樣植入者就能通過意念來操控外部設備，輔助其生活。
我國科學家突破多項
腦機接口硬核技術(shù)
連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準控制是這次發(fā)布的侵入式腦機接口系統(tǒng)的主要特點。為了實現(xiàn)這些目標，我國科學家突破了多項腦機接口的硬核技術(shù)：首先，科學家研發(fā)出的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)搭配混合解碼模型，可讓腦控系統(tǒng)的整體性能提升15%-20%。趙鄭拓講述，這位患者的應用場景為日常生活場景，患者心理、周邊環(huán)境等都會對其大腦活動產(chǎn)生一定干擾。“我們的信息處理技術(shù)，或稱解碼算法技術(shù)，可以在諸多變化與干擾因素的情況下，仍能精準提取最準確的信息。”
除此以外，科研團隊還攻克了“跨天穩(wěn)定神經(jīng)流行對齊”“在線重校準”等關(guān)鍵核心技術(shù)，使系統(tǒng)能在患者日常使用過程中，實時、無聲地微調(diào)解碼參數(shù)，讓植入者越用越順手。
與此同時，這套系統(tǒng)從信號采集到指令下發(fā)到外設的端到端延遲，也壓縮到了100毫秒以內(nèi)，低于人體自身的生理延遲，這使得患者的控制體驗更加流暢，意念與動作幾乎同步。
目前，科研團隊還在研究更多應用場景，以適應植入者不同的需求。
高位截癱患者僅憑意念，就可以操控輪椅在小區(qū)遛彎，指揮機器狗取回外賣——這不是科幻電影，而是近期我國科學家在侵入式腦機接口臨床試驗的重大突破。
近日，中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心和國內(nèi)科研機構(gòu)及醫(yī)療單位合作開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗取得新突破，技術(shù)上實現(xiàn)了從二維的屏幕光標控制，到三維的物理世界交互的重大轉(zhuǎn)變。
接受本次腦機接口臨床試驗的是一位中年男性患者，由于一次不幸摔倒，他在2022年因脊髓損傷導致四肢癱瘓，經(jīng)過一年多的康復，情況未有改善，僅剩頭頸部可以活動。2025年6月，患者植入了科研團隊開發(fā)的腦機接口系統(tǒng)。起初，該患者經(jīng)過2到3周的訓練，能夠?qū)崿F(xiàn)憑借意念對電腦光標、平板電腦等電子設備的控制。
為了進一步提高植入者對周圍環(huán)境的交互能力，研究團隊在此基礎上，通過更多新技術(shù)的引入，成功將腦機接口應用場景從二維屏幕拓展到了三維物理世界，例如憑借意念超低延遲操控輪椅、機器狗。中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員趙鄭拓介紹，這位患者可以將機器狗作為身體的延伸，通過意念控制它下樓取快遞，通過意念控制輪椅下樓遛彎等，大大豐富了他的生活。
侵入式腦機接口如何運作？
侵入式腦機接口是怎樣的一個設備？它是如何實現(xiàn)從植入者的“意念”轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠繖C械設備的各種動作呢？
趙鄭拓介紹，腦機接口系統(tǒng)由前端的傳感器與后端的處理器兩部分組成。
前端傳感器是一根僅約頭發(fā)絲1/100粗細的線，將其中5至8毫米的長度植入大腦內(nèi)部。后端處理器如一枚硬幣，它不需要整體貫穿顱骨，只需要在顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設備。
專家稱，前端的傳感器相當于連接大腦的網(wǎng)線，負責連接到外部世界，上傳、下載各種信息，后端的處理器負責把大腦的微弱神經(jīng)活動轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。這樣植入者就能通過意念來操控外部設備，輔助其生活。
我國科學家突破多項
腦機接口硬核技術(shù)
連續(xù)、穩(wěn)定、低延遲的精準控制是這次發(fā)布的侵入式腦機接口系統(tǒng)的主要特點。為了實現(xiàn)這些目標，我國科學家突破了多項腦機接口的硬核技術(shù)：首先，科學家研發(fā)出的神經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)搭配混合解碼模型，可讓腦控系統(tǒng)的整體性能提升15%-20%。趙鄭拓講述，這位患者的應用場景為日常生活場景，患者心理、周邊環(huán)境等都會對其大腦活動產(chǎn)生一定干擾。“我們的信息處理技術(shù)，或稱解碼算法技術(shù)，可以在諸多變化與干擾因素的情況下，仍能精準提取最準確的信息。”
除此以外，科研團隊還攻克了“跨天穩(wěn)定神經(jīng)流行對齊”“在線重校準”等關(guān)鍵核心技術(shù)，使系統(tǒng)能在患者日常使用過程中，實時、無聲地微調(diào)解碼參數(shù)，讓植入者越用越順手。
與此同時，這套系統(tǒng)從信號采集到指令下發(fā)到外設的端到端延遲，也壓縮到了100毫秒以內(nèi)，低于人體自身的生理延遲，這使得患者的控制體驗更加流暢，意念與動作幾乎同步。
目前，科研團隊還在研究更多應用場景，以適應植入者不同的需求。