在兴隆湖畔的科技融合转化基地,林寒戴上了一顶布满电极的“脑电帽”。他集中精神,想象自己在走路不到1秒钟,外骨骼机器人便带动他的双腿缓缓行走。这一幕,不是科幻电影,而是布法罗机器人科技(成都)有限公司(以下简称“布法罗”)的脑接外骨骼机器人的线年前,林寒因意外导致下肢瘫痪,如今,借助脑机接口技术,他重新获得了“行走”的能力。“以前只能在梦里走路,现在真的可以靠‘意念’控制外骨骼。”林寒说。
仲夏的蓉城大地,处处生机盎然。兴隆湖畔的布法罗访客不断,有资本管理人,亦有民政系统和招商考察的公职人员,大家急切来见该企业自主研发的脑接外骨骼机器人融合机械结构学、人因工效学、脑机接口、机器人等技术,用于帮助脊髓损伤及脑卒中等运动障碍患者进行站立、行走等下肢康复辅助训练。
“人体的运动主要由大脑产生。正常情况下,运动是大脑对应的功能皮层产生脑电信号,这种信号经脊髓神经传递至肢体肌肉,从而来完成对应的运动动作。”电子科技大学机器人研究中心博士施柯丞说,患者大脑皮层或脊髓通路损伤后,脑电信号就无法经神经通路向下传递,从而阻碍肢体运动表达,导致运动能力下降。脑机接口相当于在神经通路外,开辟了新的脑电信号传输通道,将无法经神经传递的信号,通过大脑与外部设备进行直接通信。
在布法罗三楼的展品展区,MK体育记者看到了脑控外骨骼机器人试验原型机。施柯丞一边介绍脑机接口的技术原理,一边与旁侧的林寒配合,应用展示这种以往只能在科幻电影可见的情节。“这款脑接外骨骼机器人,利用脑电帽上的电极来获取患者的脑电信号,同时通过放大器将脑电帽捕捉到的脑电信号进行放大,传输至电脑依靠人工智能算法进行患者运动意图解码,进而控制下肢外骨骼机器人实现拟人化步态运动,帮助患者进行下肢康复训练。”
目前,布法罗正与医疗机构合作,推进脑控外骨骼机器人的临床试验。“有望在明年上半年获批三类医疗器械注册证,届时这款机器人的商业化应用将正式开启。”布法罗执行总裁范新华充满了期待。
“神经系统具有可塑性,利用脑机接口技术,进行运动康复和神经类疾病的治疗,可以更有效地帮助受损的大脑皮层进行神经重塑及功能重组。”施柯丞说,国内脑机接口的科研进展很好,其在瘫痪等运动障碍类疾病、癫痫等神经调控方向,以及抑郁症、孤独症等精神类疾病方面,都已经有了进入现实的可能性,但距离大规模的产业化以及商业应用,还有很长的路要走。
施柯丞说,非侵入式脑机接口通过记录颅骨外部的脑电信号,可以助力重度运动障碍患者实现基本的肢体动作控制。然而,由于信号分辨率有限,对于精细关节动作的识别仍存在瓶颈。相比之下,侵入式脑机接口可直接获取单个神经元或神经元群的活动信号,具有更高的空间与时间精度,为复杂运动意图解码提供可能,但其长期植入大脑也伴随着感染、免疫排异等风险,临床应用仍需谨慎权衡。
从技术路线看,布法罗、芯脑科技走的都是非侵入式的路线。“比如说我们的脑接外骨骼机器人,目前应用在腿部这种大肢体运动,像手指这种精细动作,还难以实现。这是未来需要攻克的技术难点。”施柯丞接着说道,目前的研究多处于实验环境,现实环境远比实验环境复杂,加上每位患者的认知不同,且随环境的影响变化大,这是当前“读懂”大脑的难点所在。
而专注于侵入式脑机接口的上海脑虎科技,其柔性脑机接口已成功让癫痫患者用“意念”玩电子游戏。这家企业,已在成都设立了分支机构,与华西医院、电子科大展开合作。“未来还会进一步和成都的伙伴加深临床合作,扩大合作规模,同时也准备利用成都的优势产业,进行代工和供应链整合。”上海脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷表示。