中国科学家正研发穿戴式头盔 能增强脑功能

2018-07-26 13:56:52 来源: 新华网

中国科学家正在研发一种穿戴式头盔,希望通过监测、调控脑电波,并结合人工智能算法,实现可反馈调控的人脑功能辅助增强技术。

近日在深圳举行的第一届“率先杯”未来技术创新大赛上,中国科学院深圳先进技术研究院副研究员蔚鹏飞团队所进行的这一研究位列30个优胜项目之一。

据蔚鹏飞介绍,这一名为“超脑增强系统”的穿戴式脑功能调控头盔是基于近年来出现的无创式脑刺激调控技术,其原理是:通过柔性电极传感器,识别脑电波在大脑执行不同任务时的变化,再通过电极组合释放微弱的电流脉冲刺激,可以到达大脑的特定区域,改变脑电波的活动,调控大脑神经元细胞的活跃状态。

蔚鹏飞说,这项技术未来有望应用于特种人员的技能训练和学习记忆能力的快速提升,高压力环境所致的焦虑紧张情绪的干预和缓解等。在医疗领域,这项技术有望对儿童多动症、抑郁症、老年痴呆、失语症、帕金森病等功能异常、肢体运动障碍、认知障碍进行干预。

“因为脑组织非常复杂,这项技术要先对大脑进行计算机仿真建模,然后确定要刺激的目标区域和参数,再用电极对相关的区域进行电流刺激,从而达到干预和调控的效果。”蔚鹏飞说,这种头盔还利用人工智能算法实时读取大脑活动状态,匹配、推荐刺激参数,以实现精准的个性化调控。

“通过实验研究,我们解析出了与注意认知、情绪调控、焦虑、毒瘾发作、压力及癫痫等脑功能障碍相关的特定脑区,希望未来能够对这些特定脑区实施有效的干预。”蔚鹏飞说。

此外,研究团队开发了多种交互式脑力训练检测任务,用于人的认知能力测试及认知障碍筛查。

例如,在一项训练检测中,参与测试的人员戴上头盔,每次约15分钟,然后快速记忆一串数字、英文字母或单词。随后的测试发现,两个小时之内测试者完成检测的平均正确率获得一定提升。

蔚鹏飞团队研制的穿戴式脑功能调控头盔(受访者提供)

蔚鹏飞坦言,目前的数据只是部分人群测试的结果,头盔在大规模推向市场前,还需要针对不同年龄、组别的人群做更多大量双盲实验,积累足够多让人信服的数据。

目前,研究团队已经实现了第一代穿戴式头盔原型机的研制,可以实施对皮层脑电波的反馈调控。第二代设备正在研制中,希望实现更深脑区的无创刺激。

他们还将与一些医院开展合作,针对自闭症、精神分裂症、儿童多动症等患者开展临床测试。

探索和揭示人脑功能奥秘一直是科学界的梦想。进入21世纪以来,美欧等国家和地区先后启动了脑科学计划。中国也在开展自己的脑研究计划。与此同时,以借鉴脑工作原理服务于人工智能等为目标的类脑研究也在积极布局。

“我们也希望为推进脑科学的进步贡献一份力量。”蔚鹏飞说。(记者 喻菲 陈宇轩)

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