中國科學(xué)家正在研發(fā)一種穿戴式頭盔，希望通過監(jiān)測、調(diào)控腦電波，并結(jié)合人工智能算法，實(shí)現(xiàn)可反饋調(diào)控的人腦功能輔助增強(qiáng)技術(shù)。
近日在深圳舉行的第一屆“率先杯”未來技術(shù)創(chuàng)新大賽上，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員蔚鵬飛團(tuán)隊(duì)所進(jìn)行的這一研究位列30個(gè)優(yōu)勝項(xiàng)目之一。
據(jù)蔚鵬飛介紹，這一名為“超腦增強(qiáng)系統(tǒng)”的穿戴式腦功能調(diào)控頭盔是基于近年來出現(xiàn)的無創(chuàng)式腦刺激調(diào)控技術(shù)，其原理是：通過柔性電極傳感器，識(shí)別腦電波在大腦執(zhí)行不同任務(wù)時(shí)的變化，再通過電極組合釋放微弱的電流脈沖刺激，可以到達(dá)大腦的特定區(qū)域，改變腦電波的活動(dòng)，調(diào)控大腦神經(jīng)元細(xì)胞的活躍狀態(tài)。
蔚鵬飛說，這項(xiàng)技術(shù)未來有望應(yīng)用于特種人員的技能訓(xùn)練和學(xué)習(xí)記憶能力的快速提升，高壓力環(huán)境所致的焦慮緊張情緒的干預(yù)和緩解等。在醫(yī)療領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)有望對兒童多動(dòng)癥、抑郁癥、老年癡呆、失語癥、帕金森病等功能異常、肢體運(yùn)動(dòng)障礙、認(rèn)知障礙進(jìn)行干預(yù)。
“因?yàn)槟X組織非常復(fù)雜，這項(xiàng)技術(shù)要先對大腦進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真建模，然后確定要刺激的目標(biāo)區(qū)域和參數(shù)，再用電極對相關(guān)的區(qū)域進(jìn)行電流刺激，從而達(dá)到干預(yù)和調(diào)控的效果。”蔚鵬飛說，這種頭盔還利用人工智能算法實(shí)時(shí)讀取大腦活動(dòng)狀態(tài)，匹配、推薦刺激參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的個(gè)性化調(diào)控。
“通過實(shí)驗(yàn)研究，我們解析出了與注意認(rèn)知、情緒調(diào)控、焦慮、毒癮發(fā)作、壓力及癲癇等腦功能障礙相關(guān)的特定腦區(qū)，希望未來能夠?qū)@些特定腦區(qū)實(shí)施有效的干預(yù)。”蔚鵬飛說。
此外，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了多種交互式腦力訓(xùn)練檢測任務(wù)，用于人的認(rèn)知能力測試及認(rèn)知障礙篩查。
例如，在一項(xiàng)訓(xùn)練檢測中，參與測試的人員戴上頭盔，每次約15分鐘，然后快速記憶一串?dāng)?shù)字、英文字母或單詞。隨后的測試發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)測試者完成檢測的平均正確率獲得一定提升。
蔚鵬飛團(tuán)隊(duì)研制的穿戴式腦功能調(diào)控頭盔(受訪者提供)
蔚鵬飛坦言，目前的數(shù)據(jù)只是部分人群測試的結(jié)果，頭盔在大規(guī)模推向市場前，還需要針對不同年齡、組別的人群做更多大量雙盲實(shí)驗(yàn)，積累足夠多讓人信服的數(shù)據(jù)。
目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一代穿戴式頭盔原型機(jī)的研制，可以實(shí)施對皮層腦電波的反饋調(diào)控。第二代設(shè)備正在研制中，希望實(shí)現(xiàn)更深腦區(qū)的無創(chuàng)刺激。
他們還將與一些醫(yī)院開展合作，針對自閉癥、精神分裂癥、兒童多動(dòng)癥等患者開展臨床測試。
探索和揭示人腦功能奧秘一直是科學(xué)界的夢想。進(jìn)入21世紀(jì)以來，美歐等國家和地區(qū)先后啟動(dòng)了腦科學(xué)計(jì)劃。中國也在開展自己的腦研究計(jì)劃。與此同時(shí)，以借鑒腦工作原理服務(wù)于人工智能等為目標(biāo)的類腦研究也在積極布局。
“我們也希望為推進(jìn)腦科學(xué)的進(jìn)步貢獻(xiàn)一份力量。”蔚鵬飛說。(記者 喻菲 陳宇軒)
