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全球首次語言運動“雙解碼”腦機接口臨床試驗在上海完成

上觀新聞    2025-01-03

  新民晚報訊(記者馬亞寧)意念移物體不是科幻,“腦控”打乒乓球,玩貪吃蛇游戲在上海成為現實。上海腦機接口科研創新再次取得突破:針對因大腦損傷引發的運動和語言障礙修復等重大臨床需求,上海腦虎科技有限公司全自主研發了256導高通量植入式柔性腦機接口,近期在復旦大學附屬華山醫院先后開展高精度實時運動解碼和語言解碼臨床試驗研究。手術后兩天,患者即可開展運動/語言解碼試驗,兩周內即可實現“腦控”智能設備和“意念對話”,病人術后恢復良好。

  意念合成運動

  High Gamma頻段(70-150Hz)是腦電信號中的一個高頻段,通常與大腦的復雜認知功能和神經活動同步有關。它能提供大腦活動的詳細信息,尤其運動和感知信息。在植入式腦機接口臨床試驗中,提取該頻段的信號有助于更加精準地解碼大腦意圖,實現意念合成運動。

  2024年8月,腦虎科技聯合華山醫院神經外科毛穎/陳亮教授團隊順利完成意念合成運動臨床試驗。受試者為21歲運動區占位的癲癇患者,通過手術植入256導高通量柔性腦機接口監測病灶并保護運動相關的重要腦功能區。項目團隊對其腦電信號的High Gamma頻段進行腦電特征提取和模型訓練,利用LSTM(長短期記憶)神經網絡模型進行連續時間解碼,整體系統延遲小于60ms。

  得益于256導高通量、高質量、高分辨腦電信號和自主開發的通道篩選算法,可快速精準確定響應腦區,進行實時高效精準解碼。受試者無需動手操作,術后兩天內便可實現“腦控”玩乒乓球和貪吃蛇游戲。經過兩周的訓練,結合腦虎科技自主開發的腦機操作系統XessOS,受試者可以熟練使用微信、郵箱、淘寶、小紅書、今日頭條等常用APP,以及實現智能家居和智能輪椅的“腦控”,大大滿足了運動障礙患者日常生活所需的基本行動能力。

  圖說:時意念操控XessOS系統

  意念合成言語

  漢語是一種以單音節為主的聲調語言和圖形語言,不同于英語等字母語言,其產生過程中的信息轉換涉及更多腦區,需要研發針對漢語特征的神經編解碼機制和信息處理手段。2024年12月,腦虎科技聯合華山醫院神經外科吳勁松教授團隊開展國內首例高通量植入式柔性腦機接口實時合成漢語言臨床試驗。項目團隊在語言區占位腫瘤癲癇患者上進行了柔性腦機接口植入手術,通過植入256導高通量腦機接口,幫助其定位病灶并保護語言相關的重要腦功能區。

  病人術后恢復良好,五天后即可實現142個常用漢語音節下71%的解碼準確率,并且單字解碼時延小于100ms,是目前國內實時漢語言解碼的最高水平?;趯崟r漢語解碼,受試者不僅實現了意念實時合成漢語、驅動數字分身以及對話AI大模型等高級功能,還能將人的腦電解碼成語言進而轉化成指令實時操控靈巧手實現人機交互,有望幫助語言功能障礙患者重建語言功能。

圖說:腦虎創始人、TCCT研究員陶虎與受試者以及意念控制的靈巧手比心合影送祝福

  值得一提的是,新年來臨之際,受試者還通過意念合成語言指令操作靈巧手,為大家送上“二零二五新年快樂”手語祝福。

  首創語言運動“雙解碼”

  據腦虎創始人、首席科學家陶虎介紹,團隊的相關工作得到天橋腦科學研究院(TCCI)的大力支持,并獲得國家自然科學基金面上項目、上海市科委戰略前沿腦機接口專項項目、上海市經信委促進產業高質量發展專項先導產業創新發展項目、上海市戰略性新興產業發展專項等項目,以及上海市腦機接口重點實驗室、中國神經科學學會腦機接口與交互分會、上海市未來產業腦機接口專委會等機構的支持。

  此前,華山醫院已進行了我國第三例腦機接口臨床試驗,采用的是NEO(Neural Electronic Opportunity)腦機接口技術產品?!芭cNEO不同的是,我們的高通量植入式柔性腦機接口,它的植入部位在硬腦膜下,并且具備高達256通道的高通量特性,如此一來,采集到的腦電信號在質量與精度上都更勝一籌。再者,上海NEO腦機接口臨床試驗,如同馬斯克的Neuralink開展的項目,重點聚焦于運動解碼領域。而腦虎科技此次對外披露的臨床試驗成果,不但成功實現了實時運動解碼,更是攻克了難度更高的實時漢語言合成難題。”

  陶虎進一步解釋說,這無疑是此次臨床試驗最為突出的創新亮點?!斑@不僅是高通量植入式柔性腦機接口實時漢語言解碼臨床試驗的國內首例,甚至是國際首例。也正因為如此,腦虎科技成為國際上首個同時做到實時解碼語言和運動的腦機接口公司。”

  目前,植入腦機接口的受試者還需戴著頭套、拖著“辮子”——電源線和數據線,用來連接腦機接口和數據處理設備。據悉,腦虎科技2025年推出的下一代設備將去掉“辮子”,數據傳輸和充電都將實現無線方式?!斑@次的臨床試驗屬于一個月左右的短期在體試驗,用于技術驗證,明年我們將繼續與華山醫院合作,逐步開展長期在體的臨床試驗。”陶虎透露,計劃用三年完成三類醫療器械的多臨床注冊。

(文章來源:上觀新聞)

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