意念控制,不是“魔法”是科學(xué)
新華社天津5月2日電(記者白佳麗)“再來一次,集中注意力,看能不能將瓶子拿起來。”醫(yī)生的聲音溫柔又堅(jiān)定。
因患病而無法握筆的腦卒中患者頭戴腦電極帽,身背裝有主控模塊的可穿戴小“背包”,用自己的手指與佩戴在手腕上的“第六指”,小心翼翼地試著拿起桌上的瓶子。一次,兩次,三次,隨著瓶身慢慢離開桌面,患者臉上的表情從最初的沮喪,到難以置信,再到熱淚盈眶。
一旁的王壯緊盯著患者和她手上佩戴的“第六指”,認(rèn)真記錄著數(shù)據(jù)變化。
這個(gè)頗具科幻感的“第六指”,是來自天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一款手指穿戴設(shè)備,也被叫做“神工-靈犀指”。通過非侵入式腦機(jī)接口技術(shù),采集患者的腦電波,患者能夠用“意念控制”這根“第六指”,不但能夠成為失去手部活動(dòng)能力卒中患者的“第六根手指”,還能喚醒患者的功能障礙中樞與外周神經(jīng)系統(tǒng),助力手部運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)。
“起名‘靈犀’,就是想表明通過腦機(jī)接口技術(shù),大腦與‘?dāng)嗦?lián)’的手指依舊可以‘心有靈犀’。”王壯說。
26歲的王壯,是天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)一名博士三年級(jí)在讀學(xué)生,2019年下半年加入“神工-靈犀指”機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)項(xiàng)目,見證了“靈犀指”從設(shè)想到臨床的全過程。
“如果可以實(shí)現(xiàn)‘意念控制’,你最想做什么?我們選擇幫助有需要的患者進(jìn)行康復(fù)。”王壯說,但研究的過程是一個(gè)漫長且不斷試錯(cuò)的過程,在項(xiàng)目研發(fā)時(shí),王壯和老師同學(xué)們不分晝夜地待在實(shí)驗(yàn)室,探尋著人機(jī)交互的“無限可能”。
“腦卒中是威脅我國國民健康的主要疾病之一,多數(shù)患者伴有不同程度的肢體功能障礙,我們希望用技術(shù)給他們帶去更多‘完整生活’的可能。”王壯說。
天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年積累,腦機(jī)接口理論技術(shù)迎來持續(xù)突破。目前,該團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)交互領(lǐng)域擁有世界最大專利池,專利國際占有率達(dá)10%以上。除“神工-靈犀指”之外,這支平均年齡只有35歲的團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了“神工-神甲”外骨骼機(jī)器人、“神工-神心”抑郁癥智能診斷機(jī)器人、神經(jīng)重癥腦積水精確客觀診療系統(tǒng)等。
同樣26歲的梅杰,也是從碩士階段加入天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目,并通過近半年的刻苦攻關(guān),讓“腦控?zé)o人機(jī)”成為現(xiàn)實(shí)――戴上腦電極帽,緊盯電腦屏,無需雙手操作,通過“意念”就可以控制無人機(jī)穩(wěn)定穿越指定區(qū)域。
“我們首次實(shí)現(xiàn)了利用非侵入式腦機(jī)接口對無人機(jī)進(jìn)行前后、左右、上下,以及順逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)等4個(gè)自由度的連續(xù)腦操控。這項(xiàng)技術(shù)將在人機(jī)交互領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,如對遠(yuǎn)程目標(biāo)進(jìn)行搜索、環(huán)境巡查、異常監(jiān)控等。”梅杰說。
為了測試校準(zhǔn)“腦控?zé)o人機(jī)”的實(shí)用性能,梅杰曾在野外實(shí)驗(yàn)基地待了整整三個(gè)月。“在外人看來,我們每天都在重復(fù)著枯燥的實(shí)驗(yàn)流程,但實(shí)際上,科研就像‘種莊稼’一樣,你的所有勞動(dòng)都不會(huì)立馬收獲成果,需要一個(gè)漫長的開花結(jié)果的周期。”梅杰這樣形容。
如今,在腦機(jī)接口科技創(chuàng)新的前沿,越來越多的年輕科研人開始“挑起大梁”,探索面向未來的可能性。
團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì),由天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的三項(xiàng)成果被中國國家博物館正式收藏,包括世界首款腦機(jī)接口編解碼芯片“腦語者”、首次太空腦-機(jī)交互系統(tǒng)、首款人工神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)“神工一號(hào)”。2023年,天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)作為國內(nèi)最先從事腦機(jī)接口領(lǐng)域研究的團(tuán)隊(duì)之一,榮獲“天津青年五四獎(jiǎng)?wù)录w”榮譽(yù)稱號(hào)。
這個(gè)“五一”小長假,王壯和梅杰依舊在崗位上進(jìn)行著技術(shù)攻關(guān)。
“我從小就有一個(gè)‘醫(yī)者夢’,因?yàn)橐粋€(gè)患者背后就是一個(gè)家庭。我將繼續(xù)應(yīng)用前沿科技,為更多患者帶來康復(fù)的可能。”王壯說。
“青年時(shí)期是從事科研的黃金階段,我們將繼續(xù)用技術(shù)跨越星辰大海,探索未知奧秘,將論文寫在祖國最需要的地方。”梅杰說。(參與采寫:隋福毅)
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