用“腦機接口”挑戰阿爾茨海默氏癥

　　 隨著中國逐漸步入老齡化社會，阿爾茨海默氏癥（老年癡呆）的發病率逐年增高，發病年齡也呈現出年輕化的趨勢。作為一種退行性疾病，在大腦退化前的發現和預防，對于阿爾茨海氏默癥顯得尤為重要。然而，利用怎樣的方式才能使潛在患者獲得方便、科學又有效的預防訓練？在電子科技大學生命科學與技術學院副教授劉鐵軍的科研團隊，瞿倩、唐興峰、劉鵬三位同學提出了他們的設想——游戲。

　　這個別出心裁的設想與“腦機接口”專業技術知識相碰撞，頓時產生了絢爛的火花。

　　用腦電“玩轉”

　　虛擬世界

　　如何通過“腦機接口”預防老年癡呆？奧秘就在采集腦電的頭帶上。雖然看上去只是一條不起眼的松緊帶，卻能將僅有幾微伏的腦電信號采集起來，然后通過藍牙傳遞到計算機上。這樣，玩家就可以利用腦電信號來控制計算機中的游戲人物靈活移動、躲避障礙，在虛擬世界中“跑酷”。

　　這個看似簡單的腦電采集頭帶，卻是隊員們一年多來智慧和汗水的結晶。為了讓頭帶能夠適應不同大小的頭部，與電極保持良好的接觸，隊員們將頭帶設計成彈簧和松緊的樣式，可以伸縮變化，適應不同的頭顱尺寸。這個創新性的設計同時提高了系統舒適度和穩定性，保證腦電信號能夠被準確穩定采集到計算機中。

　　當終端設備接收到穩定的腦電波并經過訓練后，用戶就可以進行在線游戲了。游戲界面上，在四個不同方向各有一個滾動的紅色豎條。用戶只需注視某個方向，大腦就會誘發產生相應的腦電信號。經過特征提取和模式識別分類算法，就能使其控制游戲人物向不同方向運動，從而訓練玩家的反應力、注意力、空間想象力和記憶力，鍛煉腦力，減緩腦功能退化，實現對老年癡呆癥的預防作用。

　　“這并不只是單純地玩游戲的過程，”團隊負責人瞿倩介紹道，“如果只是玩游戲，系統無法得知用戶的大腦是否得到了鍛煉。采集腦電信號的方式，實際上是一個具有生物反饋的過程，從游戲效果上可以得知用戶當前是否全身心投入游戲。如果用戶沒有集中注意力，就無法控制游戲人物的運動，游戲就GAME OVER了。”

　　于細微處“精雕細琢”

　　科研之路從來不是一帆風順的，說起他們一路走來經歷過的坎坷，瞿倩感慨萬千。

　　“最大的難點就是在電極的選擇以及高性能的腦電信號采集電路設計上。”她介紹，采集腦電波的傳統方法需要在前額與枕葉處打上電極膏。然而，這種方法需要嚴格保證被測區域的清潔。同時，由于濕電極接觸穩定性差，必須反復調整，使得操作復雜程度提高，且需要專業人員協助，大大降低了系統的實用性。

　　于是，隊員們通過大量的閱讀、對比與篩選，最終確定了干電極作為腦電采集的核心材料，配套自主設計的高精度采集電路，可以和濕電極一樣高質量地提取腦電信號。這樣，腦電波的采集變得方便快捷，只需戴上頭帶、連接電腦，就能看到穩定顯示的腦電信號。

　　“雖然你們看到的就是這么一個小小的頭帶，但背后的點點滴滴都是我們費盡心思做出來的。”瞿倩說，“包括一點一點把比米粒還小的電阻電容焊接到電路板上，自己在網絡上找3D打印店做外殼，就連螺絲釘也是我們自己去五金店買來再一個個裝上的。”

　　劉鐵軍是團隊的指導老師。在項目推進的過程中，他是作品指標嚴厲的“把關者”，又是隊員們身后堅實的后盾。

　　“當他們做出來的東西我不滿意時，不僅會很著急，也會很嚴厲。”劉鐵軍說，在產品設計的過程中，他要求隊員們必須開拓創新，拿出自己的想法。“技術和科學的問題是可以討論的，但最終產品的評價效果，必須通過我的檢驗。我說不行需要繼續改進就得改進，不能得過且過。”憑著一絲不茍的工作態度，同學們精益求精的作品最終獲得了穩定的實驗效果。

　　據了解，該作品在去年的第十五屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中獲得了一等獎。

　　對阿爾茨海默氏癥的預防療效還需要大量臨床實驗進行檢驗和評價。團隊表示，未來將繼續投入“腦機接口”項目其他產品的開發工作，讓這項正在“冉冉升起”的技術造福更多人。談到“腦機接口”方向的未來，瞿倩充滿信心。“這個行業是朝陽產業，是未來發展的趨勢。隨著科學進步，我認為這個行業一定會蓬勃發展。”