浙江在线4月24日讯(记者 朱平 通讯员 方序 许紫莹)四肢完全不动,只是在脑海里想象字的笔画,结果就真的写出来了!近日,这幕场景出现在浙江大学医学院附属第二医院神经外科的病房里。
23日下午,浙江大学对外宣布了“双脑计划”科研新成果,该校求是高等研究院与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作,首次实现了侵入式脑机接口控制机械臂书写汉字。志愿者只需想象正常的书写过程,通过侵入式脑机接口,解析运动区的神经信号,就能获取书写轨迹,并控制机械臂书写出来。
这次实现用意念书写汉字的张大伯,已经76岁高龄,正是4年前国内第一例植入式脑机接口的患者,当年高位截瘫的他,通过脑机接口控制机械臂,重获进食、握手等运动能力。
张大伯在动画提示下想象书写,通过意念控制机械臂书写汉字。 受访单位供图
“拿可乐、点击电脑上的麻将牌,每个动作的背后,都是信号发送、传输和解码等一系列复杂的过程。”浙江大学脑机调控临床转化研究中心神经疾病分中心主任、浙大二院神经外科张建民教授解释,和之前这些大关节运动相比,书写汉字是手腕手指的精细运动,研究难度更大。目前国内已经实现的脑控中文书写方式,主要是利用键盘输入,而浙大脑机接口团队挑战了笔画笔顺轨迹解码的难题。
用意念写字,原理不难理解:人写不同的字,脑信号也是各不相同,但每个字对应的脑信号又相对稳定。所以,研究团队要做的,就是从无数杂乱无章的数据中寻找大脑对汉字书写的信号模式。
“汉字和英文不一样,英文是基于26个字母的排序,而汉字则是与结构、笔画相关,这也决定了脑机接口对汉字识别的难度更高。为了解码汉字书写轨迹,我们要对患者进行训练,以达到理想的书写效果。”浙大二院神经内科副主任、功能神经外科组组长朱君明说,这个过程并非一帆风顺,去年初,张大伯就已经开始训练,直到去年9月才有了突飞猛进的发展。
如今,浙大脑机接口书写汉字,在离线状态下100个常用汉字的分类正确率达到了91.3%,在语言模型辅助下,在线正确率可提高至96.2%。
据了解,目前脑机接口分为侵入式、半侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口因为获取的信号质量较高,信号解读更为精准,已成为全球研究的热点和难点。
张建民表示,任何一项基础医学,最终目的都是为病人解决实际问题。脑机接口研究对偏瘫、失语、渐冻症患者的临床治疗和康复具有重要意义,但相关技术要真正应用到实际,还需克服诸如植入电极后信号衰减、最大限度避免芯片植入对大脑损伤等技术难题。
“一个人有上百亿的大脑神经元,脑机接口仅仅获取其中极小部分。”朱君明表示,未来我们还有更多的科学想象,有待技术的突破,可以肯定的是,连接人脑与电脑的步伐正越来越快。
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