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近日，浙江大學對外宣布該校“雙腦計劃”最新科研成果：該校求是高等研究院“腦機接口”團隊與浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科合作完成國內首例植入式腦機接口臨床研究，患者可以利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手實現三維空間運動，這也是首次證明高齡患者利用植入式腦機接口進行復雜而有效的運動控制是可行的。

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所謂腦機接口，就是在大腦和假肢等外部設備之間建立一條直接傳輸大腦指令的通道，在脊髓及運動神經通路損壞但大腦皮層功能尚健全的情況下，讓腦部的信號通過計算機解讀，直接控制外部設備。

據相關報道，此次植入式腦機接口臨床研究針對的是國內一位70多歲高齡的高位截癱患者，研究團隊通過手術將Utah陣列電極植入患者控制右側上肢運動的運動神經皮層的第5層（共6層），該陣列電極僅有4mm*4mm大小，上面分布著100個電極針腳，每一個針腳都能夠檢測到1個甚至多個神經元細胞放電。

為了避免誤差，團隊還在手術過程中采用了步進為0.1mm的手術機器人，這也讓該手術成為全球首例成功利用手術機器人輔助方式完成的電極植入手術。

電極的另一端連接的是一臺計算機，后者內置了魯棒在線解碼器與反饋式學習系統，能夠實時記錄大腦的神經信號，并轉化為機械臂的動作指令，最終形成一個“雙向互適應的閉環腦機接口系統”。

另外值得注意的是，此前國外進行的植入式腦機接口的對象均是中青年患者，而上述患者已經超過70歲，在全球信號采集、解碼等分析手段缺失的前提下，他的腦電信號質量與穩定性也要差一些，給研究更增添了難度。

為此，在國外幾套線性算法的效果不如人意后，團隊引入非線性、神經網絡算法，針對該患者設計了一套個性化解決方案。經歷4個月循序漸進的訓練，這位70多歲的患者成功用意念控制機械手臂的三維運動，完成進食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運動。

在浙大二院發布的視頻中，上述患者的床位邊立著機械手臂，工作人員把一個盛著油條的杯子，放在機械手的旁邊，患者用“意念”讓機械手對準位置，張開手指，握住杯子，看著機械臂帶著杯子往嘴邊挪，并調整杯口的角度，最終吃到了油條。此外，患者還成功實現了用意念控制機械臂喝可樂、打麻將。

得益于研究的成功，該患者也成為目前全球范圍內，成功利用植入式腦機接口技術實現肢體動作功能重建的最高齡患者，“相對于中青年患者，老年患者的腦電信號質量與穩定性都要差些，我們設計的非線性解碼器更能‘讀懂’老年人的心思，能夠幫助患者更好地在反饋式學習中掌握如何操控機械臂與機械手。”浙江大學求是高等研究院教授王躍思表示。

事實上，早在2012年，浙江大學團隊就在猴子腦中植入微電極陣列，運用計算機信息技術成功提取并破譯了猴子大腦關于抓、勾、握、捏四種手勢的神經信號，使猴子能通過自身“意念”直接控制外部機械手臂。2014年，浙江大學團隊在人腦內植入皮層腦電微電極，實現“意念”控制機械手完成高難度的“石頭、剪刀、布”手指運動，創造了當時的國內第一。

有專家表示，高位截癱、肌萎縮側索硬化、閉鎖綜合征等重度運動功能障礙患者有望應用植入式腦機接口技術并借助外部設備重建肢體運動、語言等功能。這次在老齡志愿者身上成功完成腦機接口運動功能重建轉化研究，將對未來的臨床治療和康復產生重要的指導意義。

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