【物联网】世界首个双边植入脑机接口！四肢瘫痪者用意念吃蛋糕

2020年8月，马斯克的脑机接口公司曾向世界展示了在猪脑中植入芯片并读取猪活动时的大脑信号波动。如今，来自约翰斯·霍普金斯大学医学院和该校应用物理实验室的研究人员已把更强力的脑机接口技术用在了人身上。

他们将脑机接口技术应用在一位四肢瘫痪的人身上，让他能够用自己的“大脑意念”同时控制两支机械臂，拿起餐刀、餐叉切下一块蛋糕，然后把蛋糕送到自己的口中。

什么是脑机接口？

所谓脑机接口，就是在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的通道，实现在脊髓及运动神经通路损坏但大脑皮层功能尚健全的情况下，脑部的信号也能通过计算机解读，直接控制外部设备。这一概念其实早已有之，但直到上世纪九十年代以后，才开始有阶段性成果出现。

1999年，哈佛大学的Garrett Stanley试图解码猫的丘脑外侧膝状体内的神经元放电信息。他们记录了177个神经元的脉冲列，重建了向猫播放的八段视频，可以看到可辨认的物体和场景。

2008年，匹兹堡大学神经生物学家宣称利用脑机接口，猴子能用操纵机械臂给自己喂食。 2020年8月，马斯克的脑机接口公司找来“三只小猪”展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备……

其实，用“大脑意念”控制机械臂在国内也早有案例。2020年1月，浙江大学对一名72岁四肢瘫痪老人，实施国内首例“脑机接口”临床手术，单边植入脑机接口，并取得了成功。

手术后，患者经过系统训练，只要运用大脑运动皮层信号，就能控制机械手完成动作，他不仅可以握手，还能拿饮料、吃油条。

世界首个双边植入脑机接口带来全新进展

此次试验却不同于以往，采用了双边植入脑机接口，约翰斯·霍普金斯大学医学院的物理医学与康复主任、医学博士帕布罗·塞尔尼克表示：“业界内类似的脑机接口研究，此前主要集中在一只机械臂上，只从大脑的一侧采集信号进行控制。”

因此，能够同时控制两个机械臂执行日常生活基本活动，再通过植入大脑的电极从大脑两侧检测信号输出，完成切割糕点并将其送到嘴里的操作，是一次前所未有的进展，这意味着脑机接口可以实现更复杂的任务控制。

“同时控制两个肢体的脑机接口系统是一个特别的挑战，因为它并不是简单的1+1=2的过程， 更像是试图计算从大脑信号输出，到双臂操作流程的综合信息。”研究组成员加布里埃拉·坎塔雷罗说。

10小时开颅手术，植入6个电极

参与该实验的患者叫罗伯特·克米勒维斯基，十几岁的时候他酷爱冲浪，然而一次冒险中发生了事故，成为了脊髓损伤者的一员。此后的30多年来，他一直无法像正常人一样生活，几乎感觉不到自己的手和四肢。大约两年前，克米勒维斯基接受了霍普金斯大学团队的邀请，参与到一项实验。

2019年1月，克米勒维斯基接受了长达10小时的脑部手术，外科医生打开他的头骨，在他的大脑两侧植入了6个电极阵列（MEA），一半布置在运动皮层，一半在感觉皮层。

它们的大小分别跟蚂蚁的大小差不多，并能通过细电线将它们连接到一个复杂的计算机系统来完成脑信号的采集和计算，这些电极可以在大脑中保持多达五年。

刚接好的脑机接口系统，并不能很快就可以进行双机械臂操作，做完手术后的克米勒维斯基在随后的几个月内，开始通过APL开发的脑机界面，学习同时控制两个假肢的方法。历时9个月的训练，克米勒维斯基才自己吃到了蛋糕，生活的奇迹也终于发生了。