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全球腦機(jī)接口應(yīng)用迎來新突破

2025-04-11 14:21:38來源：新華每日電訊  

近年來，全球腦機(jī)接口技術(shù)飛速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸從醫(yī)療領(lǐng)域擴(kuò)大至教育、游戲等非醫(yī)療領(lǐng)域。與此同時，人工智能(AI)等新興技術(shù)的快速演進(jìn)正在推動腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更多突破。

腦機(jī)接口是一種變革性的人機(jī)交互技術(shù)，其工作原理是采集腦部神經(jīng)信號并分析轉(zhuǎn)換成特定指令。該技術(shù)能夠在大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建直接連接，實(shí)現(xiàn)“腦”與“機(jī)”之間的直接信息交換。

腦機(jī)接口設(shè)備的重要功能包括幫助治療記憶力衰退、頸脊髓損傷及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病，幫助有運(yùn)動功能障礙的患者、癱瘓人群恢復(fù)部分能力，甚至幫助他們重新行走，改善和提升他們的生活質(zhì)量。

隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，其在醫(yī)療領(lǐng)域與非醫(yī)療領(lǐng)域的潛在應(yīng)用場景也在不斷擴(kuò)展，包括監(jiān)測與評估大腦狀態(tài)、調(diào)控神經(jīng)、增強(qiáng)感官能力、提高游戲的操控性以及用于教育等領(lǐng)域。

目前，腦機(jī)接口技術(shù)按照其是否需要侵入大腦以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類。

侵入式腦機(jī)接口需要將電極或傳感器等硬件設(shè)備植入到大腦皮層，以直接捕獲神經(jīng)信號，主要優(yōu)點(diǎn)是信號質(zhì)量較高，可以實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)信號的直接監(jiān)測和調(diào)控。但由于涉及手術(shù)風(fēng)險和可能的健康隱患，侵入式腦機(jī)接口的應(yīng)用范圍相對有限。

非侵入式腦機(jī)接口則不需要通過手術(shù)將硬件設(shè)備植入人體，而是通過采集腦電信號等無創(chuàng)方式來間接監(jiān)測大腦活動，具有無創(chuàng)、低風(fēng)險、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但存在信號質(zhì)量相對較低、對環(huán)境干擾較為敏感等局限性。

半侵入式腦機(jī)接口介于非侵入式和侵入式腦機(jī)接口之間，雖然仍需要通過手術(shù)布置電極，但電極并不植入大腦皮層，而是置于顱骨下、皮層上方。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，全球腦機(jī)接口的發(fā)展歷程可以分為學(xué)術(shù)探索階段、科學(xué)論證階段和應(yīng)用試驗(yàn)階段，目前該技術(shù)正處于第三個階段，并蓬勃發(fā)展。

2024年1月，美國“神經(jīng)連接”公司完成了該公司首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植，移植后患者可通過意念移動電腦屏幕上的光標(biāo);2024年3月，中國團(tuán)隊(duì)宣布成功研發(fā)出65000通道、雙向的腦機(jī)接口芯片;2024年8月，“神經(jīng)連接”公司表示，已完成該公司第二例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植，接受移植者在術(shù)后用意念控制光標(biāo)、玩電子游戲等能力增強(qiáng)。

2025年，腦機(jī)接口應(yīng)用持續(xù)迎來新進(jìn)展。在AI賦能下，腦機(jī)接口的實(shí)時性和低延遲性能顯著提升;而高密度柔性電極和解碼算法的協(xié)同創(chuàng)新，使半侵入式技術(shù)也取得新進(jìn)展。

今年1月，“神經(jīng)連接”公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體上宣布，該公司已完成第三例腦機(jī)接口設(shè)備人體植入手術(shù)，且設(shè)備運(yùn)行良好，預(yù)計(jì)2025年還會增加約20例至30例。

3月31日，美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在英國《自然·神經(jīng)學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們利用人工智能算法改進(jìn)了腦機(jī)接口植入設(shè)備，使一名失語18年的中風(fēng)患者能以更接近自然語言的速度將想法轉(zhuǎn)換成語言表達(dá)出來。

據(jù)介紹，經(jīng)改進(jìn)的腦機(jī)接口系統(tǒng)可在3秒內(nèi)同步完成對患者所思考語句的實(shí)時解析與語音轉(zhuǎn)化，而患者此前所用的輔助通信設(shè)備完成這一過程需要超過20秒。

近期，中國腦機(jī)接口植入人腦技術(shù)也取得新突破。中國自主研發(fā)的半侵入式腦機(jī)接口“北腦一號”第三例人體植入手術(shù)于3月20日在天壇醫(yī)院成功完成。前兩例先后在北大第一醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院完成。接受手術(shù)后，癱瘓病人已實(shí)現(xiàn)意念控制運(yùn)動，因患漸凍癥而失語的病人已實(shí)現(xiàn)語言交流能力。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，“北腦一號”集成了中國自主研發(fā)的柔性高密度腦皮層電極，128通道同時采集的信號通量在同類產(chǎn)品中處于國際領(lǐng)先水平。這種新型的半侵入式腦機(jī)接口既提升了信號采集的精準(zhǔn)度，又降低了手術(shù)創(chuàng)傷和術(shù)后風(fēng)險，彌補(bǔ)了侵入式和非侵入式技術(shù)的不足。

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