石头剪刀布,这回是和机械手玩
从美国传入中国的“冰桶挑战”,让大家认识了“渐冻人”这个群体。
身体像是被冰雪冻住,今天是腿,明天是手臂,到最后甚至声带和肌肉也不例外,唯独大脑还清醒着。
对他们来说,期盼的是一种突破性的治疗。
好消息来了!昨天,钱江晚报记者获悉,浙大“脑机接口”研究团队的研究人员,成功地在病人颅内植入电极,意念控制机械手,让它完成了“石头、剪刀、布”这一猜拳动作,这在国内还是第一次。
这意味着,不久的将来,霍金或许就能用意念跟你玩猜拳,用意念完成写字、喝水、穿衣这些动作,除了“渐冻人”,中风瘫痪的患者,也有希望从中获益。
这项研究,是浙江大学医学院附属第二医院神经外科与浙江大学求是高等研究院合作完成的。昨天上午10点的新闻发布会上,研究团队公布了一段录像。录像中,一位姓刘的患者跟机械手玩起猜拳游戏。
钱江晚报记者看到,起先,这只机械手只是模仿人的动作,小刘出了“剪刀”,机械手也伸出两根“手指”;小刘摊开手掌,出了“布”,机械手“迟疑”了一小会儿,也摊开了手掌。
让记者惊奇的是,玩了几轮之后,这只机械手居然还“真刀真枪”地跟小刘玩起了猜拳:小刘打出“布”,机械手“毫不犹豫”地打出“剪刀”;小刘再出剪刀,机械手马上握起了拳头。
它好像读懂了小刘的心思,回回都能赢。
那么这位小刘为什么会成为这个游戏的主角?
浙医二院神经外科主任张建民教授告诉钱报记者,小刘是一位难治性癫痫患者,在配合这个研究之后,她将在医院接受外科手术,切除癫痫病灶,彻底治疗疾病。这是手术前的一项准备,使她能够得心应手地完成这个意念控制机械手的游戏。
“上个礼拜,我们在她大脑皮层下埋入电极,目的是监测异常脑电,寻找癫痫的病灶。”张教授说。
而埋进去的32个电极,正好可以观察“意念控制机械手”。因为小刘完成每一个细小的动作时,大脑产生的脑电信号,都能被精确捕捉到。
浙大求是高等研究院郑筱祥教授介绍,“意念”操控,其实就是利用人脑的脑波操控。
据悉,此前在动物实验阶段,科研人员已经在猴子身上成功实现了意念控制机械手。
此次首次在人身上实验,征得了小刘和家属的知情同意,并经医院伦理委员会批准。小刘作为志愿者,她成为我国第一个用意念跟机器人玩猜拳的人。
“脑机接口”项目并非只是为了人与机械手完成石头剪刀布的游戏,而是让它最终能够帮助瘫痪等病人,通过意识控制机械,重建自己的运动功能、生活功能。
浙大的研究成果,捕捉到了非常精细的部分——手指。“石头剪刀布,算是比较复杂的动作,如果能够顺利完成,对瘫痪的病人来说,一些要靠手完成的动作,基本就能做到了。”浙医二院神经外科朱君明主任医师说。
机械手的“读心术”,到底是怎么回事
大家肯定对物理学家霍金先生的装备有印象,不能说话不能做手势的霍金先生,靠眨眼来打字。浙医二院神经外科主任张建民教授告诉记者,霍金的装备,主要是靠眼部肌肉的电信号来操控;而“意念”控制,就是用大脑释放的电信号,来操控机器。
所以,第一步就是要捕捉大脑释放的信号。
张教授告诉记者,他们用分线器,把监测到小刘的脑电分出一路,连接到脑信号分析仪上。
小刘看到提示,做出拳头的动作时,计算机能够实时捕捉到她的想法,分析页面上,马上会产生“翻译”过的语言,生物医学工程、计算机、医学领域的各路研究高手,利用获得的信号,解码并且分类这些信号,最后成功截取她做握拳这个动作时大脑产生的信号。
正是这些解码过的信号,控制了没有意识的机械手,让它乖乖地跟着小刘,做出同样的动作。
“根据解码的信号,我们再进行建模,让电脑记住这个模型;下次小刘想出石头的时候,电脑识别了她发出的脑电信号,知道这是石头,机械手就能出‘布’来赢她。”郑教授说。
不过记者发现,机械手每次做动作都会慢半拍。
郑教授介绍:前期建模的过程,小刘总共做了40次石头剪刀布,机械手跟着做了40次,准确度是80%左右。
“这个已经是非常高的了,将来它还会做更加复杂的动作,比如具备手指关节的功能。”郑教授说。
原标题: 渐冻人、瘫痪患者或许将来能借机械手打字拿杯子
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