“脑机交互”让“意念控制”成为现实

通过意念控制来控制无人机的飞行起降……以科技创新推动产业创新，一些过去看似遥不可及的场景纷纷走入现实生活，让人叫绝。

“脑机交互”让肢体残障康复不再遥不可及

近日，记者来到西安交通大学中国西部科技创新港校区，在学校医工交叉研究所的一间实验室内看到，工作人员模拟肢体残障人士，佩戴好布满传感器的帽子，开启脑控主被动协同康复训练系统，眼睛紧盯前方大屏幕正常运动的虚拟人物背后圆形的“稳态视觉诱发电位刺激图”，行动不便的肢体便和虚拟人物的运动肢体一样，在智能机械手的辅助下，开始进行康复运动。此时，系统还会同步记录康复训练者的各项肢体机能数据，评估训练效果。陪同记者参观的实验室韩丞丞老师告诉记者，这种已经走进医院的康复训练系统，依靠的就是非常有名的“脑机交互”技术。

揭秘“脑机交互”背后“意念控制”机理

西安交通大学医工交叉研究所所长徐光华教授对记者说，人脑在思维活动中，相应的神经元和细胞工作会产生电信号的改变，这些神奇的脑电波信号被有效收集后，为“脑机交互”技术实施，最终实现“意念控制”提供了技术支撑。

徐光华说，脑控是通过“脑机接口”对脑电波进行捕捉，实现人机交互的一种技术，“脑机接口”是将人和机器连接起来的一条通路。他们科研团队主攻的非侵入式“脑机接口”的实现步骤分为信号采集、信息解码、信息再编码、反馈四个步骤。因是间接信号采集，如何保证采集的准确性并获取特征信息显得尤为重要。经历了几百次试验，无数次的编程、调试、再推翻，在十多年科研历程中终于孕育出了一套行之有效的脑机控制流程。

作为徐光华的学生，韩丞丞对记者说，对正常人群来说，意念会通过他们的运动中枢神经，进一步刺激运动控制神经，从而进行自主行动。但对于脑卒中导致行动不便后遗症患者，这样的通路受到一定损伤。利用脑控主被动协同康复训练系统，通过“脑机接口”捕捉运动意念，传导并指挥配套的康复床开始机械运行，以此来带动患者的肢体运动，从而实现主被动的协同训练。这样的肢体运动，又会反过来刺激患者大脑内的运动感知和运动控制神经，使其主动康复的意愿越来越强，在最大程度上实现对神经的激发、重塑，使受损神经得到有效康复，直至帮助患者恢复行走能力。

韩丞丞介绍，传统的针灸、按摩、被动训练，难以唤起患者主动运动的意念，因疲劳产生抗拒心理，往往效果不尽如人意。相比之下，“脑机交互康复训练系统”能够调动主被动协同训练，被称为闭环脑控康复方法，就拥有了无可比拟的技术优势。医院对照试验，使用脑控康复床进行训练的患者，康复效果明显优于传统训练患者：不仅训练效果提升了20%，认知能力也得到大幅度改善。

“意念控制”萌生新产品

在实验室里，记者还看到了更为奇特的场景，实验室工作人员头戴布满电极的帽子，目视电脑屏幕多个方向“视觉诱发电位刺激图”，配合无人机上的视频头拍摄的影像，不用手机和遥控器，便可以通过脑眼结合，“意念控制”无人机的飞行、避障。

在脑控意念拼字系统前，戴上布满电极的帽子，双眼看到电脑屏幕上的拼音后，对应注视这一位置上的“电位刺激图”，屏幕上就会出现读音相同的汉字，只要移动目光选中你要的汉字，电脑屏幕上的汉字便被有序输入其中。韩丞丞告诉记者，利用“脑机交互”的原理，实现用视力及意念来控制轮椅、外骨骼、电脑拼写、无人机等外设设备，主动捕捉大脑意识即可指挥机械运行，已经非常成熟，这些技术将极大造福残障人士的生活与康复。

采访中记者了解到，学科交叉和产业化实践是贯穿徐光华教授团队研究始终的两大主题。团队近年来依托西安交通大学医工交叉研究所科研成果转化孵化出了产业公司，有关基于“脑机交互”的康复系统和设备已经受益病患及残障人士。

本报记者张彦刚