近年来脑科学在全世界范围内掀起了一股研究热潮。2013年1月，欧盟斥资10亿欧元启动了“人类大脑计划”，旨在通过超级计算机技术来模拟脑功能，以实现人工智能。2013年4月，美国奥巴马政府正式宣布投入1亿美元启动“脑计划”，该计划旨在绘制一张完整的脑活动图谱，以协助帕金森综合征、阿尔茨海默病等神经系统疾病的治疗。
在脑科学的研究和应用过程中，将神经组织与外部器件相连接的神经接口具有重要地位。神经接口可用于研究、扩展和修复人类的感知和运动功能，其正成为刺激与记录神经系统电学活动的强大工具（图3-1）。[1-3]作为一种新型的人机交互信息通道，神经接口已受到越来越多的重视。在基础研究方面，神经接口已经成为解析大脑神经环路、研究大脑活动的重要手段之一。临床应用方面，通过电刺激神经组织，植入式神经接口为治疗中枢或外周神经系统的各类疾病提供了诸多方法。对脑内深部结构的电刺激，即脑深部电刺激（Deep Brain Stimulation， DBS），在临床上已广泛用于帕金森综合征、肌张力障碍和震颤等与运动功能缺陷相关的疾病的治疗。[4-6]与此同时，DBS在临床上也对某些药物治疗困难的神经系统疾病，如抑郁症、强迫症等，显示出了巨大的潜力。[7， 8]除此之外，人工耳蜗是临床上使用广泛的另一种神经接口。耳蜗植入后可以通过麦克风把记录到的外部声波转换成施加到神经电极阵列的电脉冲，进而刺激听觉神经，实现听觉的修复。[9]人工视网膜植入物在概念上与人工耳蜗类似，通过在植入视网膜处的神经电极阵列上施加电脉冲，对视网膜进行电刺激，以达到恢复视网膜病变患者视力的目的。[10]通过在脊髓或外周神经组织中建立植入式神经接口，可以实现对脊髓和外周神经系统的电刺激，恢复和改善感觉和运动功能。[11]在大脑活动和肢体连接出现功能性障碍的情况下，人们可以通过神经接口记录脑电信号，解码运动意图，根据运动意图支配外部机械手臂或人工义肢，以实现人脑和外部机器的直接连接，从而大大改善如瘫痪患者的自理能力和生存质量。[1， 12]
图3-1 各式各样的神经接口[11]
2002年，Serruya等将Utah电极阵列植入恒河猴的运动皮层，猴子可通过神经接口技术控制计算机光标的位置[图3-2（a）]。[13]2008年，Velliste等宣布成功实现了让猕猴用“意念”控制机械手臂的运动，并实现了自行喂食。[14]2011年，O'Doherty等宣布他们不仅能够让猕猴用意念移动虚拟手掌，还能使其接收虚拟手掌的触觉信号[图3-2（b）]。[15]
图3-2(www.xing528.com)
（a）猴子通过神经接口技术控制计算机光标位置；（b）从大脑运动皮层信号解码运动意图，并利用人工触觉编码反馈传递给大脑感觉皮层[13， 15]
在动物模型实验的快速进展之外，2006年，在美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration， FDA）的批准下，Hochberg等将96通道的Utah电极植入由于脊椎损伤造成四肢瘫痪的患者的运动皮层区域，实现了患者利用大脑神经信号实现了对义肢的启动及关闭的控制，以及某些基本操作的执行[图3-3（a）]。[12]2013年，Collinger等在52岁的瘫痪病人的大脑运动皮层植入了96通道Utah电极，经过两天的培训，她能自由地在三维空间中移动机械义肢。13周后，该患者可以稳定、重复地通过义肢完成七个维度的移动，任务的成功率为91.6%，经过反复训练，其完成任务的时间更短，完成路径也得到了优化，临床报告无不良反应[图3-3（b）]。[16]
图3-3
（a）四肢瘫痪患者植入Utah电极后实现了用“意念”控制电脑光标[12]；（b）瘫痪患者通过神经接口技术控制义肢[16]
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
