因頸髓損傷而高位截癱的中年人，僅憑意念，即可如臂使指地操控智能輪椅在小區遛彎，指揮機器狗作為「身體延伸」取回外賣，甚至可以參與線上數據標註工作。這是中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心趙鄭拓、李雪團隊聯合復旦大學附屬華山醫院及相關企業，開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗取得新進展。本次臨床試驗在腦機接口技術上實現了從二維的屏幕光標控制，到三維的物理世界交互的重大轉變。\大公報記者 劉凝哲
中國侵入式腦機接口技術快速進展。今年3月，趙鄭拓研究組及李雪研究組，聯合復旦大學附屬華山醫院團隊成功開展中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗。一名因高壓電事故失去四肢長達13年的受試者，通過中國自主研發的侵入式腦機接口系統，實現「意念」控制電子產品，可以熟練操作賽車、下象棋等多種遊戲。至此，中國在侵入式腦機接口技術上成為繼美國馬斯克Neuralink公司之後，全球第二個進入臨床試驗階段的國家。
大腦控制電器 速度接近常人
今年6月，團隊展開第二例侵入式腦機接口臨床試驗。由於一次不幸摔倒，患者張哥在2022年因脊髓損傷導致四肢癱瘓，經過一年多康復，情況未有改善，僅剩頭頸部可以活動。經過腦機接口系統的植入，張哥在2到3周後，實現憑藉意念對電腦光標、平板電腦等電子設備的控制，這也是科研團隊第一例侵入式腦機接口臨床試驗時植入者達到的行為水平。研究團隊在此基礎上，通過更多新技術的引入，成功將腦機接口應用場景從二維屏幕拓展到了三維物理世界。目前，該系統已經實現讓使用者通過大腦「意念」接近常人使用手機和電腦的操作速度，以及初步控制具身智能機器人的能力。
專家表示，第二例臨床研究在關鍵技術層面實現系列突破。在神經信息提取環節，團隊開發出高壓縮比、高保真的神經數據壓縮技術，並創新性地融合了「尖峰頻段功率」、「相鄰脈衝間隔」與「尖峰脈衝計數」幾種數據壓縮方式。該混合解碼模型在噪聲環境下仍能高效提取有效信號，將腦控性能整體提升15%-20%。面對真實環境中聲、光、電磁干擾及患者生理、心理狀態波動導致的信號不穩定問題，團隊引入「神經流形對齊技術」，從高維動態神經信號中提取穩定低維特徵，增強了解碼器的環境適應性與跨天穩定性。
患者感受：就像控制遊戲裏人物
此外，團隊革新系統校準方式，研發「在線重校準技術」。該系統可在患者日常使用中實時微調解碼參數，無需中斷操作進行專項校準，使系統性能持續保持高位，實現「越用越順暢」的用戶體驗。響應速度是腦機接口的核心指標之一。人體自然神經環路傳導延遲約為200毫秒，科研團隊通過自定義通信協議，將系統從信號採集到指令執行的端到端延遲壓縮至100毫秒以內，低於生理延遲水平，使患者的控制體驗更為流暢自然。
趙鄭拓表示，第二例侵入式腦機接口試驗的突破性是全方位的，從二維到三維，從虛擬到物理，從基礎控制到生活融合。患者張哥曾經這樣描述自己的感受，「就像控制遊戲裏的人物，不用特意去想搖桿要往哪個方向擺，自然而然想往哪個方向就過去了。信號傳輸比較穩，也沒有太多延時。」此外，同為高位截癱的第三例患者已在今年10月接受手術，不到兩個月時間，已能控制機械臂幫助自己喝水。
