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脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
1 什么是脑机接口？
脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
人工耳蜗
脑机接口
（BCI）
技术最成熟
应用最普及
1.1 什么是脑机接口
“接口”（用于编码、解码）Interface
脑机接口
（BCI）
“脑”（大脑）Brain
“机”（机械）Computer
直接通信
1 什么是脑机接口？
脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
2 如何建立“脑”与“机”的直接连接？（脑机接口的步骤）
“脑”（大脑）Brain
“机”（机械）Computer
直接通信
1.2 脑机接口的步骤
1 什么是脑机接口？
脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
2 如何建立“脑”与“机”的直接连接？（脑机接口的步骤）
“脑”（大脑）Brain
“机”（机械）Computer
信号处理
信号获取
3 如何获取信号？——脑机接口（信号获取）的类型
1.3 脑机接口的类型
介入式
脑机接口
（BCI）类型
植入式
非植入式
1.3 脑机接口的类型
植入式
采集信息精确，手术风险
治疗癫痫
人工耳蜗
1.3 脑机接口的类型
非植入式
无手术风险，采集信息微弱
智能仿生手
脑电帽
1.3 脑机接口的类型
介入式
手术风险较低，采集信息较为精确
1.3 脑机接口的类型
介入式
手术风险较低，采集信息较为精确
2023年5月全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验，在北京取得成功。
1.3 脑机接口的类型
介入式
手术风险较低，采集信息较为精确
2023年5月全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验，在北京取得成功。
标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。
一、什么是脑机接口？
脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
二、 脑机接口的应用？
感觉功能恢复：听力——人工耳蜗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
人体
听觉
感觉功能恢复：听力——人工耳蜗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
麦克风-处理器-植入电极
声音—电信号
传入神经
大脑皮层听觉中枢
听觉感受器（耳蜗）
毛细胞：声音—电信号
传入神经
大脑皮层听觉中枢
人体
机器
类比推理
【工作原理】
听觉
感觉功能恢复：听力——人工耳蜗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
听觉感受器（耳蜗）
耳蜗处理
上千种声音频率和音调。
人工耳蜗
人工耳蜗24个电极
几百个虚拟频率。
音乐鉴赏
正常交流
更加智能
【发展方向】
感觉功能恢复：听力——人工耳蜗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
对汉语独特四声调识别更为清晰
植入体体积比上一代缩小20%
直接与手机连接，音频信号直接输入，语音清晰度、可懂度提升40%
【中国制造】
计算机——数字信号
大脑——电信号
传入
传出
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
人体
机器
类比推理
大脑皮层运动中枢
传出神经（运动神经）
效应器（神经末梢及肌肉）
肌肉收缩
大脑皮层运动中枢
传出神经
智能仿生手
肌电信号
【工作原理】
运动
运动
运动信号
电机转动
解析
控制
采集
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
【发展方向】
触觉
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
人体
机器
大脑皮层
传出神经 传入神经
效应器 感受器
肌肉收缩 触摸
大脑皮层
传出神经 传入神经
智能仿生手
运动
【发展方向】
触觉
感受器
触摸
传入神经
传入神经
人工刺激
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
【中国研究】
压力感受器
传入神经
大脑皮层
运动功能恢复——智能仿生手
2.1 脑机接口的应用——医学领域
【中国制造】
被评为 2019 年度《时代》杂志发布的最佳创新产品之一
性能
价格
帮助更多人
触觉
认知功能恢复——癫痫治疗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
癫痫是大脑神经元突发性异常放电，
导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病，
癫痫已经成为神经科仅次于头痛的第二大常见病。
认知功能恢复——癫痫治疗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
人体
【工作原理】
兴奋与抑制间的不平衡
兴奋在神经纤维上的传导？
在神经元之间的传递？
认知功能恢复——癫痫治疗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
人体
机器
Na+、K+、Ca2+通道异常
或者
兴奋性神经递质过多
或抑制性递质过少
全时监测
异时征兆
实时治疗
【工作原理】
大脑皮层异常放电
兴奋在神经纤维上的传导？
在神经元之间的传递？
兴奋与抑制间的不平衡
认知功能恢复——癫痫治疗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
【工作原理】
认知功能恢复——癫痫治疗
2.1 脑机接口的应用——医学领域
【中国制造】
浙江大学自主研发完成
国内首款植入式闭环反应性神经刺激系统
标志着我国脑机接口临床转化研究在难治性癫痫诊治领域取得了重要突破
植入体积更小；
无线充电，提高产品寿命；
创新的采用颅骨内植入方式，降低感染及电极断裂风险。
航空领域的应用
2.2 脑机接口的应用——非医学领域
教育学习的应用
艺术娱乐的应用
安保识别的应用
测谎法律的应用
一、什么是脑机接口？
三、 脑机接口的发展？
脑机接口让工具真正实现“随心所欲”
二、 脑机接口的应用？
3 脑机接口的发展
2014年 全球首台用于全肢体中风康复的脑控人工神经机器人系统“神工一号” 在我国问世。
2016年 “神工 ”系统随“天宫二号”升空，开启史上首次在轨脑机交互技术，对未来实施深空探测有重要推动作用。
2023年 5月4日，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功。
2017年中科院上海微系统与信息技术所研发出了一套最接近人眼的视觉系统——仿生眼，属于全球首创。
2019年天津大学在我国发布全球首款脑机接口芯片。
2021年上海瑞金医院用具有脑机接口功能的脑起搏器，多靶点联合刺激治疗抑郁症，属世界首次。
3 脑机接口的发展
“十四五”规划和2035年远景目标将“脑科学”列为国家重点前沿科技项目。
《“十四五”医疗装备产业发展规划》明确提出加快研发脑机接口等新型护理康复装备。
脑机接口将成为中国
带有温度的新科技奇迹。

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