浙江大學首次實現書寫腦機接口“意念寫字”成現實

中新網杭州4月23日電(郭天奇)23日，浙江大學腦機接口團隊的最新研究成果在浙江大學醫學院附屬第二醫院(下稱浙大二院)發布。據悉，其最新研究首次實現漢字書寫腦機接口，成功實現了侵入式腦機接口控制機械臂書寫漢字，科幻電影中才能見到的“意念寫字”照進了現實。

圖為患者依靠侵入式腦機接口控制機械臂書寫漢字。浙江大學醫學院附屬第二醫院供圖

浙江大學腦機接口團隊自2006年起就開展腦機接口前沿交叉研究，2012年完成國內首例猴子大腦運動皮層植入電極解碼勾、抓、捏、握等精確手勢；2014年完成國內首例臨床病人顱內植入電極、成功解碼石頭剪刀布等動作；2020年實現國內首例、國際高齡首次臨床志愿者侵入式腦控機械手完成喝水、進食、握手等動作。

目前，該團隊最新的研究主要集中在腦控漢字書寫，依靠這一技術，患者只需想象正常的書寫過程，該過程就可以被運動區的神經元活動反映出來，通過對運動區神經信號的解析，可以獲得其所想象的書寫軌跡，并控制機械臂進行書寫。

發布現場，研究團隊依靠前期在患者張大伯使用過程中提取的腦電信號，操控機械臂流暢地寫下“浙江大學”“腦機接口”。

“部分中風、漸凍癥的患者失去書寫功能，也不能說話，但通過提取腦電信號，控制外部的機械設備，寫出他想要的字，就可以實現與外界溝通聯系，這就是一個主要的突破。”浙江大學腦機調控臨床轉化研究中心神經疾病分中心主任、浙大二院神經外科主任張建民說。

實際上，腦控漢字書寫在實踐研究過程中遇到諸多難點。首先，傳統腦機接口中對于機械臂伸抓的控制原理是大關節運動的解析，而漢字書寫的過程是一種精細運動。此外，與英文相比，漢字是象形字，有復雜結構，同時筆畫更多、分類更難、字數更多，解碼難度也就更高。

“我們都知道漢字的書寫在偏旁、部首、筆順等方面有很多講究，甚至筆畫長一點或是短一點，也有可能完全是兩個字，而且國外也不會有團隊研究漢字，我們沒有參照，所以此次對于漢字的成功解碼是非常重要的一環，也是腦機接口研究的一個非常關鍵的突破。”張建民說。

目前，浙江大學腦機接口團隊突破了漢字書寫的特殊編碼機制，在此基礎上發展了漢字書寫軌跡解碼新技術，在離線狀態下100個常用漢字的分類正確率達到了91.3%，在語言模型輔助下，在線正確率可提高至96.2%。

如今，侵入式腦機接口控制機械臂書寫漢字已經實現，腦機接口的發展也取得了新的突破，未來，如何讓該技術更好地服務于患者的日常生活，還需要研究來進一步優化。

“腦機接口未來的路還很長，當其硬件變得更小、創傷更小，并且實現‘無線’的時候，我們就可以對部分截癱患者、漸凍患者進行植入，讓他們完成以前不能執行的功能，例如可以控制外骨骼行走，或是控制機械臂協助日常的生活。”浙大二院神經外科副主任、功能神經外科組組長朱君明說。(完)