洪恒飛吳雅蘭

　　科技日報記者江耘

　　“握住，很棒，向自己的嘴巴移動，再往回一些，好差不多，停！”隨著張先生吸溜一口可樂，浙大二院神經外科病房內響起了一片掌聲。

　　如此簡單的一個動作，大家為何要為他喝彩？

　　72 歲高齡的張先生是中國第一位在大腦中植入腦機接口電極的患者，目前住在浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科的病房里。

　　“太不容易了！對四肢完全癱瘓的人來說，這是不可能完成的任務。今天，通過腦機接口，他做到了！”浙大二院神經外科主任張建民激動地說。

　　16 日，浙江大學發布“雙腦計劃”最新科研成果。該校求是高等研究院“腦機接口”團隊與浙大醫學院附屬第二醫院神經外科合作完成了國內首例植入式腦機接口臨床研究。

　　該團隊在國內首次通過對一位高位截癱志愿者腦內植入 Utah 陣列電極，患者可以利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械手臂，完成進食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運動。首次證明了高齡患者利用植入式腦機接口進行復雜運動控制的可行性。

　　“相比以往在患者大腦皮層表面‘蓋’上一塊電極片，屬于開顱但不插入皮層的半植入式操作，我們這次把微電極陣列直接插入大腦運動皮層里面，可以檢測單個神經元細胞放電情況，獲取的信號更直接、穩定和豐富。”浙大求是高等研究院教授王躍明說。

圖片來源：浙大二院

　　據介紹，大腦皮層神經元共分為 6 層，該實驗需要將電極植入到第 5 層位置，植入位置太淺達不到效果，太深則會損傷其他神經。研究人員采用步進為 0.1 毫米的手術機器人，準確地將 2 個微電極陣列送入既定位置，誤差控制在 0.5 毫米以內。

圖片來源：浙大二院

　　“在 4 毫米×4 毫米大小的微電極陣列上有 100 個電極針腳，每一個針腳都可能檢測到 1 個甚至多個神經元細胞放電。電極的另一端連接著計算機，可以實時記錄大腦發出的神經信號。”王躍明解釋道，大腦中上千億個神經元通過發出微小的電脈沖相互交流，從而對人體行為發號施令，實現意念控制需要對電極檢測范圍內的人腦神經電信號進行實時采集和解碼，將不同的電信號特征與機械手臂的動作匹配對應。

張建民教授團隊為張先生手術。圖片來源：浙大二院

術后復查確認電極植入位置無誤。圖片來源：浙大二院

　　由于腦機接口技術同時依賴患者腦電信號特征及機器算法設計，目前尚無統一的信號采集、解碼等分析手段，且老年患者的腦電信號質量與穩定性都要差些，研究團隊為此設計了個性化的非線性解碼器，并通過四個多月的反饋式學習，使該患者能操控機械手臂進行飲水、進食、握手等動作。

患者通過意念操作機械手臂與研究人員握手。盧紹慶攝

　　“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。”浙大醫學院附二醫院神經外科主任張建民說，隨著腦科學的不斷發展，這一領域的臨床應用將從現有的以運動為主的功能重建逐漸推廣到語言、感覺、認知等更多更復雜的功能重建上。

總結

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