在科幻作品的浩瀚星空中,脑机接口技术宛如一颗神秘而耀眼的星辰,频繁闪现,点燃了人们对未来的无限遐想。
还记得《阿凡达》里,主人公凭借精妙的脑机接口装置,将意识注入 “阿凡达” 躯体,自如穿梭于潘多拉星球,与奇异生物共舞,感受别样世界;《黑客帝国》构建的虚拟 “母体” 世界更为震撼,人类大脑接入网络,现实与虚拟界限模糊,超能力信手拈来。
这些曾被视作遥不可及的梦幻场景,正悄然向现实迈进。如今,我国脑机接口技术斩获重大突破,宛如一把神奇钥匙,解锁人类潜能,重塑生活、医疗与科技蓝图。下面,就带大家深入了解这一前沿科技成果。
一、“意念操控” 成真:从实验室到生活场景近期,我国科研团队创造了一项惊人之举:让猴子仅凭 “意念” 控制机械臂抓取草莓。在实验中,科研人员先给猴子建立 “看到红色小球就要去抓取” 的条件反射,随后将 “北脑二号” 植入其颅内。当屏幕上出现红色小球,猴子大脑瞬间释放电信号,被植入大脑皮层的电极精准捕捉。这些电极细如发丝,上面却密布数十个触点,能高效收集脑电信号,经电路系统处理转化为计算机指令,传输至机械臂,完美复现猴子 “抓取” 动作,让 “意念一动、隔空取物” 成为现实。
实现这一奇迹的核心是我国自主研发的 “北脑二号”,它填补了国内高性能植入式脑机接口技术空白,在国际上首次达成猕猴对二维运动光标的灵巧脑控。其卓越性能源于三个自研核心组件:
一是高通量柔性微丝电极,作为 “传感器” 植入脑内读取信号。它采用高生物相容性、无细胞毒性的柔性材料,电极丝直径仅为头发丝的十分之一到百分之一,上面布满大量触点,能在显微镜下看清。这一精巧设计,极大降低对脑组织损害,有效通道数与长期稳定性国际领先,植入猕猴脑内一年后仍能精确采集信号。
二是千通道高速神经电信号采集设备,如同 “信号高速路”,可快速、大量采集神经电信号,确保脑电信号传输的高效与精准,为后续处理提供坚实基础。
三是基于前馈控制策略的生成式神经解码算法,扮演 “翻译官” 角色,能在大脑皮层神经活动与运动参数间构建精确映射,精准解析大脑意图,将抽象脑电信号转化为具体行动指令。
“北脑二号” 的成功,标志着我国脑机接口技术迈向新阶段,大幅缩短与国际顶尖水平差距,为后续应用落地筑牢根基,让科幻作品中的 “意念操控” 逐步照进现实。
二、汉字书写新突破:文化与科技的交融当我们还沉浸在 “意念操控” 机械臂的震撼中时,浙江大学脑机接口团队又为国人带来惊喜:实现汉字书写脑机接口,让瘫痪患者凭借 “意念” 书写汉字。
此次研究困难重重,与英文书写相比,汉字是象形文字,有复杂结构,笔画多且讲究笔顺、偏旁部首,长短变化还会改变字义,犹如精密拼图。国外无相关研究可借鉴,浙江大学团队只能从零开始。他们耗时近一年,深入钻研汉字书写神经机制,突破汉字书写特殊编码机制,研发出汉字书写轨迹解码新技术。志愿者张大伯是车祸后高位截瘫患者,参与研究多年,如今只需在脑海想象书写过程,运动区神经元活动就会被捕捉,经解析转化为机械臂动作指令,让机械臂在纸上复现书写轨迹。目前,该技术离线状态下 100 个常用汉字分类正确率达 91.3%,语言模型辅助下正确率升至 96.2%。
这一成果对瘫痪患者意义非凡,为他们打开与外界沟通的新窗。对教育领域也是重大利好,能助力学生克服书写障碍,提升书写能力;在文创产业,可激发创意灵感,实现从 “脑内构思” 到 “纸上呈现” 的快速转化,推动文化创新发展。脑机接口技术正跨越重重难关,将科幻变为现实,为人类生活注入强大动力,引领我们迈向全新未来。
三、瘫痪患者的曙光:重塑生活希望脑机接口技术带来的福祉,正实实在在地惠及瘫痪患者群体,为他们的生活重新点亮希望之光。
清华大学科研团队携手首都医科大学附属北京天坛医院、宣武医院,开展的无线微创脑机接口临床试验取得重大进展。其中,高位截瘫患者小白在去年 12 月接受植入手术,历经两个多月康复训练,已能凭借意念控制光标移动;另一位四肢瘫痪长达 14 年的杨先生,于去年 10 月完成首例无线微创脑机植入手术,如今通过意念控制手套外骨骼,不仅部分恢复抓握功能,平均十秒内就能将水瓶或物件精准拿到指定位置,甚至还能拿起水瓶自主喝水,这是他 14 年来的首次。
这些奇迹背后,是无线微创脑机接口技术的精妙运用。以杨先生为例,其头部植入的硬币大小装置集脑机接口处理器、无线通信和供电接口以及脑电波采集电极于一体,植入颅骨外侧,仅电极贴于硬脑膜外。体外机通过线圈实现无线供电与通信,采集脑信号指挥气动手套外骨骼。此技术为半侵入式,电极不破坏神经组织,能获取较高信号强度与分辨率,降低免疫反应和神经细胞损伤风险。
对瘫痪患者而言,脑机接口技术是改变命运的关键。曾经只能依赖他人照料的他们,如今能凭借自身意念完成喝水、抓握等基本动作,自理能力提升,生活质量显著改善,重新燃起回归社会、参与社交与工作的希望。这一技术不仅是医学突破,更为无数家庭驱散阴霾,让家属看到亲人康复、重拾生活信心的可能,开启全新生活篇章。
四、瘫痪患者成功通过意念控制动作在上海,一名瘫痪患者通过脑机接口技术成功实现了动作控制,能够在气囊手套的辅助下举起杯子喝水,这一成果标志着中国在脑机接口领域迈出了坚实的一步。
此外,上海脑虎科技与华山医院神经外科团队也取得了令人瞩目的成果。他们通过国产原创侵入式柔性脑机接口技术,成功实现了对汉语实时解码,解码准确率和速度均达到了世界领先水平。这一技术不仅为失语患者恢复语言功能带来了希望,更为健康人群实现人脑与AI大模型的直接连接和交互提供了可能。
同时,华为技术有限公司也在脑机接口领域取得了重要成果,其新专利提供了一种全新的控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片,为未来的实际应用奠定了坚实基础。