本報天津電（記者龔相娟）記者從天津大學(xué)獲悉，近日，由天津大學(xué)腦機交互與人機共融海河實驗室與上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司合作研發(fā)的全球首套腦機交互定制化磁共振平臺“神工-神觀”正式啟用。該平臺創(chuàng)新構(gòu)建動態(tài)勻場與超高梯度協(xié)同賦能的神經(jīng)影像專用磁共振成像系統(tǒng)，成功實現(xiàn)微米級結(jié)構(gòu)功能特征的在體無創(chuàng)高時空分辨全腦解析，為下一代高性能腦機接口研發(fā)提供關(guān)鍵支撐。
作為人體最為復(fù)雜和精密的器官，解密大腦是人類的終極夢想，正在快速發(fā)展的腦機接口技術(shù)為人類了解自己的大腦打開了一扇小小的窗口。然而，大腦約有860億個神經(jīng)元，對于這樣無時無刻不在活動的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如何檢測解析隱含更多信息量但相對更微弱的全腦頭皮腦電信號，讓腦機接口技術(shù)在安全和高生物相容性的層面，看得更深、更清，一直是科學(xué)家探索突破的關(guān)鍵領(lǐng)域。
針對腦機技術(shù)攻關(guān)中的痛點問題，項目團隊聯(lián)合清華大學(xué)、中國科學(xué)院先進技術(shù)研究院、天津市環(huán)湖醫(yī)院等10家單位，聚焦磁共振成像高時空分辨能力的瓶頸突破，利用磁共振設(shè)備對結(jié)構(gòu)功能成像時空分辨能力，融合“光、聲、電、磁”的多模態(tài)研究體系，形成了覆蓋腦研究全流程的技術(shù)能力。在功能協(xié)同層面，該平臺展現(xiàn)出強大的綜合性能：一方面，可同步開展核磁成像與腦電記錄，精準捕捉腦部活動的細微變化；另一方面，能通過超聲、電刺激技術(shù)對腦部進行精準調(diào)控，且調(diào)控過程與成像系統(tǒng)實時聯(lián)動，突破傳統(tǒng)磁共振影像設(shè)備的“診斷”與“拍攝”功能邊界，讓其從“觀測工具”升級為“交互研究平臺”，真正實現(xiàn)了腦部研究中“觀測”與“干預(yù)”的同步協(xié)同，為科研人員提供了更立體、更動態(tài)的研究視角，為腦科學(xué)研究開辟了全新的技術(shù)路徑。
作為平臺的核心支撐，讀腦專用磁共振成像設(shè)備搭載了全球最高梯度磁場與高階動態(tài)勻場，單軸可達到世界最高梯度場強650mT/m（高于目前臨床和主流科研用磁共振的梯度性能），支持跨“微觀-介觀-宏觀”尺度的腦功能特征的在體無創(chuàng)解析，既能以亞毫米級的精度精準定位大腦活動的“位置”，又能以亞秒級的速度捕捉大腦活動的“時序”，賦能認知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高時間分辨動態(tài)檢測和高空間分辨功能編解碼。基于超高梯度性能和超快速的梯度切換率，可實現(xiàn)更快速的腦功能成像，通過高精度的腦活動解碼技術(shù)，可實現(xiàn)更高的時間分辨率，捕捉大腦更精細的意圖信號。
天津大學(xué)醫(yī)學(xué)部醫(yī)學(xué)院副院長、國家級青年人才、國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家范秋筠介紹，“對大腦結(jié)構(gòu)功能的高時空解析，是開發(fā)高效能腦機交互技術(shù)的重要基礎(chǔ)。我們借助核磁這一大腦的‘超級相機’，實現(xiàn)了亞秒級功能成像和亞毫米級擴散成像能力，項目研發(fā)的人工智能影像輔助工具，預(yù)期成果將覆蓋‘診—療—康’醫(yī)療健康全流程，已進入國家醫(yī)療器械三類證申報流程，即將落地臨床、服務(wù)民生”。
