张先生今年72岁，两年前因为车祸造成第四颈髓层面损伤，四肢完全瘫痪。经过系统训练，现在他不仅可以握手，还能拿饮料、吃油条、玩麻将，只不过这些动作不是用他自己的手来做的，而是他用“意念”控制外部机械臂及机械手来完成。

1月16日，浙江大学对外宣布“双脑计划”重要科研成果，该校求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究，患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动，同时首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。

大脑与机械的心灵感应

在浙大二院16楼功能神经外科的一间病房里，张先生刚刚午休结束。

工作人员把一个放着油条的杯子放在机械手的旁边，张先生用“意念”让机械手对准位置，张开手指，握住杯子，一步一步往回挪。挪的过程并不都十分顺畅，有时候往左偏，有时候往右偏，经过近半分钟的努力，机械手终于把杯子挪到了他的嘴边，张先生吃到油条了。

抓、握、移，这些对常人来说再简单不过的动作，背后却是信号发送、传输和解码等一系列复杂的过程。因此，这一“转念”之间的过程，对像张先生这样脊髓神经损伤、运动功能丧失的残障人士而言，是不可能完成的任务。

脑机接口技术带来了福音

所谓脑机接口，就是在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的通道，实现在脊髓及运动神经通路损坏但大脑皮层功能尚健全的情况下，脑部的信号也能通过计算机解读，直接控制外部设备。

早在2012年，浙大团队就在猴子脑中植入微电极阵列，运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号。

2014年，浙大团队在人脑内植入皮层脑电微电极，实现“意念”控制机械手完成高难度的“石头、剪刀、布”手指运动，创造了当时的国内第一。

而本次张先生是典型的高龄患者，在体力、注意力、情绪配合等方面都相对较弱。浙大二院神经外科主任张建民说：“这次实验的个体化程度要求高，没有任何先前经验可供参考，需要我们在多个方面进行不断探索和创新。”

新尝试，新突破

张建民说，大脑皮层神经元共分为6层，实验需要将电极植入到第5层的位置。电极植入的位置太浅了达不到效果，太深了又会损伤其他神经，难度非常大，“这对我们来说，是全新的手术。”

于是张建民想到了手术机器人。他们利用步进为0.1毫米的手术机器人，准确地将2个微电极阵列送入既定位置，误差控制在0.5毫米以内。这也是全球首例成功利用手术机器人辅助方式完成电极植入手术。

“在4毫米×4毫米大小的微电极阵列上有100个电极针脚，每一个针脚都可能检测到1个甚至多个神经元细胞放电。电极的另一头连接着计算机，可以实时记录大脑发出的神经信号。”浙大求是高等研究院教授王跃明说。

当然，要达到“人与机械合一”的目标是非常困难的。团队采用循序渐进的训练方法，先让张先生在电脑屏幕上操控鼠标来跟踪、点击二维运动及三维虚拟现实运动中的球，再练习指挥机械臂完成上下左右等9个方向的动作，最后才是模拟握手、饮水、进食等动作。训练耗费了4个多月时间。

喝水饮食不再难，心情好多了

饿了就能吃，渴了就能喝，通过脑机接口，张先生能够自己“做”一些事情了。他说，心想事成的感觉真是太好了。而且工作人员知道张先生喜欢打麻将后，特地设计了一套程序，让他能够通过控制鼠标玩电脑麻将游戏。“刚来我们这的时候，张先生心情很低落，我们跟他说话，他都不怎么搭理。现在，能看得出他开心多了。”护士长说。

除了吃喝、社交、娱乐外，这项最新成果将有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建，从而提高生活质量，未来也将对辅助运动功能、失能者功能重建、老年机能增强等更多领域产生积极影响。

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