新年伊始，腦機(jī)接口領(lǐng)域傳來了重磅消息---“腦控”智能設(shè)備和“意念對話”成為現(xiàn)實。
2日，國內(nèi)侵入式腦機(jī)接口領(lǐng)頭公司上海腦虎科技有限公司(下稱“腦虎科技”)對外公布：和復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科密切合作，并在天橋腦科學(xué)研究院等的支持下，取得了人體臨床試驗突破性進(jìn)展�；谌灾餮邪l(fā)的256導(dǎo)高通量植入式柔性腦機(jī)接口，先后開展高精度實時運(yùn)動解碼和語言解碼臨床試驗研究，成功實現(xiàn)了“腦控”智能設(shè)備和“意念對話”。得益于高通量、高質(zhì)量、跨腦區(qū)大規(guī)模腦電數(shù)據(jù)高效采集和實時分析，術(shù)中幾分鐘即可精準(zhǔn)定位相關(guān)腦功能區(qū)，手術(shù)后兩天即可開展運(yùn)動、語言解碼試驗，兩周內(nèi)即可實現(xiàn)“腦控”智能設(shè)備和“意念對話”。
這一突破性進(jìn)展不僅涵蓋了實時運(yùn)動解碼，更在實時漢語解碼方面取得了前所未有的突破，標(biāo)志著中國在腦機(jī)接口領(lǐng)域達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。腦虎科技也因此成為全球唯一同時實現(xiàn)實時運(yùn)動解碼和實時漢語解碼的侵入式腦機(jī)接口企業(yè)。
“腦控”上網(wǎng)，開啟人機(jī)交互新紀(jì)元
High Gamma頻段(70-150Hz)是腦電信號中的一個高頻段，通常與大腦的復(fù)雜認(rèn)知功能和神經(jīng)活動同步有關(guān)。它能提供大腦活動的詳細(xì)信息，尤其運(yùn)動和感知信息。在植入式腦機(jī)接口臨床試驗中，提取該頻段的信號有助于更加精準(zhǔn)地解碼大腦意圖，實現(xiàn)意念合成運(yùn)動。
2024年8月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/陳亮教授團(tuán)隊順利完成意念合成運(yùn)動臨床試驗。受試者為21歲運(yùn)動區(qū)占位的癲癇患者，通過手術(shù)植入256導(dǎo)高通量柔性腦機(jī)接口監(jiān)測病灶并保護(hù)運(yùn)動相關(guān)的重要腦功能區(qū)。項目團(tuán)隊對其腦電信號的High Gamma頻段進(jìn)行腦電特征提取和模型訓(xùn)練，利用LSTM(長短期記憶)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行連續(xù)時間解碼，整體系統(tǒng)延遲小于60 ms。得益于256導(dǎo)高通量、高質(zhì)量、高分辨腦電信號和自主開發(fā)的通道篩選算法，可快速精準(zhǔn)確定響應(yīng)腦區(qū)，進(jìn)行實時高效精準(zhǔn)解碼。受試者無需動手操作，術(shù)后兩天內(nèi)便可實現(xiàn)“腦控”玩乒乓球和貪吃蛇游戲。
經(jīng)過兩周的訓(xùn)練，結(jié)合腦虎科技自主開發(fā)的腦機(jī)操作系統(tǒng)XessOS，受試者可以熟練使用微信、郵箱、淘寶、小紅書、今日頭條等常用APP，以及實現(xiàn)智能家居和智能輪椅的“腦控”，大大滿足了運(yùn)動障礙患者日常生活所需的基本行動能力。
圖1:實時意念操控XessOS系統(tǒng)
國際首次實現(xiàn)“意念”對話AI大模型，填補(bǔ)多項國內(nèi)外空白
漢語是一種以單音節(jié)為主的聲調(diào)語言和圖形語言，不同于英語等字母語言，其產(chǎn)生過程中的信息轉(zhuǎn)換涉及更多腦區(qū)，需要研發(fā)針對漢語特征的神經(jīng)編解碼機(jī)制和信息處理手段。2024年12月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科吳勁松教授團(tuán)隊開展國內(nèi)首例高通量植入式柔性腦機(jī)接口實時合成漢語言臨床試驗。項目團(tuán)隊在語言區(qū)占位腫瘤癲癇患者上進(jìn)行了柔性腦機(jī)接口植入手術(shù)，通過植入256導(dǎo)高通量腦機(jī)接口，幫助其定位病灶并保護(hù)語言相關(guān)的重要腦功能區(qū)。
圖2:實時漢語言解碼
病人術(shù)后恢復(fù)良好，五天后即可實現(xiàn)142個常用漢語音節(jié)下71%的解碼準(zhǔn)確率，并且單字解碼時延小于100 ms，是目前國內(nèi)實時漢語言解碼的最高水平�；趯崟r漢語解碼，受試者不僅實現(xiàn)了意念實時合成漢語、驅(qū)動數(shù)字分身以及對話AI大模型等高級功能，還能將人的腦電解碼成語言進(jìn)而轉(zhuǎn)化成指令實時操控靈巧手實現(xiàn)人機(jī)交互。這一成果不僅為失語患者帶來了重塑語言功能的希望，更為實現(xiàn)人腦與AI大模型的直接交互，甚至思維交流開辟了新的可能。
值得一提的是，新年來臨之際，受試者還通過意念合成語言指令操作靈巧手，為大家送上“二零二五新年快樂”手語祝福。
圖3:腦虎創(chuàng)始人、TCCI研究員陶虎與受試者以及意念操控的靈巧手比心合影送祝福
此次腦虎科技披露的突破性進(jìn)展，受益于上海獨(dú)特的創(chuàng)新生態(tài)和來自政府、醫(yī)院、機(jī)構(gòu)等的多元投入。相關(guān)工作得到天橋腦科學(xué)研究院(TCCI)的有力支持，并獲得國家自然科學(xué)基金面上項目、上海市科委戰(zhàn)略前沿腦機(jī)接口專項項目、上海市經(jīng)信委促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展項目、上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項等項目，以及上海市腦機(jī)接口重點實驗室、中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會腦機(jī)接口與交互分會、上海市未來產(chǎn)業(yè)腦機(jī)接口專委會等機(jī)構(gòu)的支持。(完/供圖)
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編輯：達(dá)利敏
