脑机接口的“中国解法”:从实验室走向真实世界,为瘫痪患者重建社会角色

来源:劳动观察 作者:王嘉露 发布时间:2025-12-17 16:07

摘要: 团队革新系统校准方式,研发“在线重校准技术”。

12月17日,记者从中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心获悉,近日,脑智卓越中心赵郑拓、李雪研究团队,联合复旦大学附属华山医院及相关企业,成功完成第二例侵入式脑机接口临床试验。研究团队采用高通量无线侵入式脑机接口系统(WRS01),使一位高位截瘫患者能够通过脑电信号稳定操控智能轮椅与机器狗,在真实生活场景中实现自主移动与物品取用。


该患者于2022年因脊髓损伤导致高位截瘫,2025年6月植入由脑智卓越中心与合作企业共同研发的脑机接口系统。经数周训练,患者已可稳定控制电脑光标与平板电脑。团队进一步将系统拓展至三维物理设备控制,实现对智能轮椅与机器狗的连续、稳定、低延迟操控,帮助患者在复杂日常场景中完成多项功能活动。


高位截瘫患者通过脑智卓越中心等单位研发的侵入式脑机接口系统意念控制机器狗。受访者供图


在与赵郑拓当面交流时,这位患者如此描述自己的真实感受:“就像控制游戏里的人物,不用特意去想摇杆要往哪个方向摆,自然而然想往哪个方向就过去了。信号传输比较稳,也没有太多延时。”这句朴实的话,道出了临床试验参与者最直观的体验。


本研究在关键技术层面实现系列突破。在神经信息提取环节,团队开发出高压缩比、高保真的神经数据压缩技术,并创新性地融合了“尖峰频段功率”,“相邻脉冲间隔”与“尖峰脉冲计数”几种数据压缩方式。该混合解码模型在噪声环境下仍能高效提取有效信号,将脑控性能整体提升15%–20%。


面对真实环境中声、光、电磁干扰及患者生理、心理状态波动导致的信号不稳定问题,团队引入“神经流形对齐技术”,从高维动态神经信号中提取稳定低维特征,增强了解码器的环境适应性与跨天稳定性。


此外,团队革新系统校准方式,研发“在线重校准技术”。该系统可在患者日常使用中实时微调解码参数,无需中断操作进行专项校准,使系统性能持续保持高位,实现“越用越顺畅”的用户体验。“这就像从‘机械表’进化到了‘智能手表’,可随时校准。”赵郑拓说。


响应速度是脑机接口的核心指标之一。人体自然神经环路传导延迟约为200毫秒,本研究通过自定义通信协议,将系统从信号采集到指令执行的端到端延迟压缩至100毫秒以内,低于生理延迟水平,使患者的控制体验更为流畅自然。


研究还发现,随着患者对脑控外设的熟练掌握,任务相关神经活动逐渐由广泛神经元参与转向少数高效神经元主导,在降低认知负担的同时,实现对外设的“内化”操控,从神经机制层面解释了“随心所动”的成形过程。


赵郑拓指出,脑机接口的价值实现,离不开外部智能设备的发展。正是电动轮椅、机器狗、人形机器人等智能外设的成熟与普及,才让脑机接口的“意念控制”有了用武之地,能切实提升患者生活质量。研究团队主动与这些外部设备厂商合作,共同定义控制协议和应用场景,形成了“脑机接口搭桥,智能外设赋能”的共赢模式。


头图为高位截瘫患者(左)通过脑智卓越中心等单位研发的脑机接口系统意念控制轮椅。受访者供图


责任编辑:王迪
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