腦虎科技高通量植入式柔性腦機接口臨床試驗取得重大突破

摘要 ：“腦控”智能設(shè)備和“意念對話”成為現(xiàn)實

近日，腦虎科技在復旦大學附屬華山醫(yī)院成功完成語言運動“雙解碼”腦機接口臨床試驗，不僅標志著腦機接口技術(shù)的重大突破，也預示著人類向“腦控萬物”的未來又邁出堅實的一步。腦虎科技自主研發(fā)的256導高通量植入式柔性腦機接口，實現(xiàn)了實時運動和語言雙解碼，為因腦損傷引發(fā)的運動和語言障礙修復提供了新的解決方案。

這一突破性進展不僅涵蓋了實時運動解碼，更在實時漢語解碼方面取得了前所未有的突破，標志著中國在腦機接口領(lǐng)域達到了世界領(lǐng)先水平。腦虎科技也因此成為全球唯一同時實現(xiàn)實時運動解碼和實時漢語解碼的侵入式腦機接口企業(yè)。

“腦控”上網(wǎng)，開啟人機交互新紀元

High Gamma頻段（70-150Hz）是腦電信號中的一個高頻段，通常與大腦的復雜認知功能和神經(jīng)活動同步有關(guān)。它能提供大腦活動的詳細信息，尤其運動和感知信息。在植入式腦機接口臨床試驗中，提取該頻段的信號有助于更加精準地解碼大腦意圖，實現(xiàn)意念合成運動。

2024年8月，腦虎科技聯(lián)合華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/陳亮教授團隊順利完成意念合成運動臨床試驗。受試者為21歲運動區(qū)占位的癲癇患者，通過手術(shù)植入256導高通量柔性腦機接口監(jiān)測病灶并保護運動相關(guān)的重要腦功能區(qū)。項目團隊對其腦電信號的High Gamma頻段進行腦電特征提取和模型訓練，利用LSTM（長短期記憶）神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行連續(xù)時間解碼，整體系統(tǒng)延遲小于60 ms。得益于256導高通量、高質(zhì)量、高分辨腦電信號和自主開發(fā)的通道篩選算法，可快速精準確定響應腦區(qū)，進行實時高效精準解碼。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)過兩周的訓練，結(jié)合腦虎科技自主開發(fā)的腦機操作系統(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)外科吳勁松教授團隊開展國內(nèi)首例高通量植入式柔性腦機接口實時合成漢語言臨床試驗。項目團隊在語言區(qū)占位腫瘤癲癇患者上進行了柔性腦機接口植入手術(shù)，通過植入256導高通量腦機接口，幫助其定位病灶并保護語言相關(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而轉(zhuǎn)化成指令實時操控靈巧手實現(xiàn)人機交互。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展，受益于上海獨特的創(chuàng)新生態(tài)和來自政府、醫(yī)院、機構(gòu)等的多元投入。相關(guān)工作得到天橋腦科學研究院（TCCI）的有力支持，并獲得國家自然科學基金面上項目、上海市科委戰(zhàn)略前沿腦機接口專項項目、上海市經(jīng)信委促進產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項先導產(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，以及上海市腦機接口重點實驗室、中國神經(jīng)科學學會腦機接口與交互分會、上海市未來產(chǎn)業(yè)腦機接口專委會等機構(gòu)的支持。

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