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“純意念控制”人工神經康複機器人問世
更新時間:2016-06-07 13:09:49 浏覽數:
巴西世界杯開幕式上,患有截癱的巴西青年諾平托在腦控機械外骨骼技術的幫助下,為世界杯開球。類似“神奇”一幕在我國天津市再次上演。
  6月14日,在天津大學和天津市人民醫院共同舉辦的“純意念控制”人工神經康複機器人系統發布會上,因中風導緻偏癱的董阿姨通過“想”,就能“指揮”無法動作的肢體“聽話”地完成相應動作。
  這一曆時10年的技術,由天津大學神經工程研究團隊和天津市人民醫院聯合研制,是國家“863計劃”、“十二五”國家科技支撐計劃和國家優秀青年科學基金重點支持項目,在複合想象動作信息解析與處理、異步腦——機接口訓練與識别、皮層——肌肉活動同步耦合優化、中風後抑郁腦電非線性特征提取與篩查等關鍵技術上取得了重大突破,目前已擁有包括23項授權國家發明專利、1項軟件著作權在内的自主知識産權集群,是适用于全肢體中風康複的“純意念控制”人工神經機器人系統。
  中風偏癱或者截癱的患者是因為中樞神經(比如腦部)或者周邊神經(比如四肢)受損,神經通路受阻,大腦無法發出正确指令,或者指令無法傳輸到周邊神經,進而無法“指揮”肢體肌肉收縮,無法正常行動。
  “我們的工作就是要正确、快速解碼腦部信号,‘重塑’中樞神經,再仿生構築了一條完整的‘人工神經通路’,把人體受損的中樞神經和周邊神經連通起來。”項目主要負責人、天津大學精儀學院明東教授說。
  體驗者把裝有電極的腦電探測器戴在頭部,并在患病肢體的肌肉上安裝電極,借助“神工一号”的連接,就可以用“意念”來“控制”自己本來無法行動的肢體。
  明東說,“意念控制”,其實可以看成外部設備讀懂大腦神經信号并且執行的過程。它需要首先提取體驗者的腦電數據,構建出帶有個體特征的意念控制指令的“密碼本”。随後通過腦電的異步“腦——機接口”技術模拟中樞神經通路、解碼體驗者的運動意念信息,進而驅動多級神經肌肉電刺激技術模拟周邊神經通路、從而刺激癱瘓肢體産生對應動作。
  明東介紹,腦——機接口的作用是可以無創讀取腦電信息,不再需要把芯片植入大腦或者脊髓中,就可以較為準确地讀取人的“意念”。
  體驗者的“想象”并非隻是單純的控制命令,而是一種腦區激活方式,想象即為待實施的實際肢體動作,真正實現大腦皮層與肌肉活動的同步耦合,做到身随意動、思行合一。
  “神工一号”不僅像腦控機械外骨骼可以起到“替代”作用,更有“修複”作用,與傳統的康複手段相比,“神工一号”使患者的康複由被動變為主動。天津市人民醫院康複科主任、天津市康複醫學研究所所長杜金剛說,僅體驗過3次“神工一号”的董阿姨,腳、腿和大拇指已經可以自主動作了。
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