爱“脑电”，也让“脑电”爱人

最新成果：掌握脑瘫患儿大脑运动的“密匙”

    脑瘫患儿让许多家庭蒙上阴影，徐鹏所在电子科技大学信息医学研究中心的技术却为他们带来福音。近日，作为该项目执行负责人，徐鹏透露，项目最新成果在脑瘫患儿恢复运动功能方面效果显著。

　　头戴电极帽、连接传感器，在电脑模拟画面的视觉刺激下，脑瘫患儿成功发射出正确的动作信号……这是该研究成果在四川省八一康复中心临床试验的情景。徐鹏教授难掩兴奋之情。他觉得，在自己心爱的脑电研究领域，在尧德中教授带领下，团队做出有助于人类健康事业的成果，是非常有价值的事。

　　徐鹏介绍说，2014年，电子科技大学信息医学研究中心联合四川省八一康复中心申请国家自然科学基金重点项目，积极建构脑瘫康复医疗系统。目前，十多名脑瘫患儿的试验结果显示，协调能力、运动能力、智力等指标有显著提升。该系统应用后，有望提供新的脑瘫康复技术手段，提高康复的效果。

　　效果明显，价格低廉，针对医疗重要领域，这是徐鹏与团队的又一次新跨越。事实上，脑电领域如同星辰大海，徐鹏一直怀揣梦想，一步步走着未知的征程。

   科研经历：执著脑电研究16年

　　39岁，教授，博导，国家“优青”获得者，学校“百人计划”入选者，工作室里的徐鹏穿着白色的实验服，看起来安静而儒雅。

　　他是一个资深的“成电人”，本科、硕士、博士及工作阶段都是在学校的生命科学与技术学院度过的。

　　本科时，徐鹏学习生物医学工程。生物医学工程专业涉及物理、化学、数学和计算机与工程学原理，内容十分丰富，学科交叉也撞击出许多思维的火花。这让他感受到专业的魅力，并暗暗决心以此为终身的事业。

　　“当时尧德中教授将地球物理的研究应用到脑电的研究上，这种结合让我觉得非常有意思。”读研时的这段经历让徐鹏很难忘。他兴趣盎然地想着，“生命科学世界还有许多未解之谜，他们一直吸引着我。为什么人对信息的处理能这样高效，对模糊信息能准确处理呢？我觉得十分奇妙。”

　　本硕博的学习如同在徐鹏面前打开了一扇又一扇神秘的科学大门。他发现，脑电是个神秘又极吸引人的领域，人们对大脑的好奇从来没有停止过。脑神经细胞产生电生理活动，从而产生脑电波。这为人们提供了一个研究大脑的途径。脑电正是认识脑、保护脑和模拟脑的一种手段。人们通过研究脑电，认识神秘高效的大脑，同时学习大脑的神经网络，为机器学习带来灵感，这将使得我们的电子程序设备更加智能。

　　电子科大深厚的电子信息学科基础为徐鹏实现“脑电”梦想提供了条件。徐鹏修读了许多电子类的课程，手握“脑电”研究的重要工具。他怀着对科学的浓厚兴趣，思考着如何更好地结合电子信息与人脑研究，期待着做出更多有趣的工作和成果。

　　2007年，徐鹏到美国加州大学洛杉矶分校进行博士后的工作。没有任何犹豫，徐鹏学成回到了母校电子科大继续从事研究工作。

　　“从读博开始，我进行脑电研究已经16年了”徐鹏说，研究得越深入，他对这一领域就越热爱。“这个领域很有意思，是基础研究和工业的结合，很多研究的成果会被实现出来。”

   难忘故事：在“非热门”领域大胆尝试

　　“脑电领域的研究已经有上百年的历史了，而脑机接口技术的研究也已进行了四十年，但是在神经科学里却不是特别热门的方向。”徐鹏说。 

　　在“非热门”领域，徐鹏遇到一些困难。纯脑电相关的论文不好发表，即使发表影响因子也很难特别高。尽管如此，他凭着对脑电科研的执著热爱，严谨认真地“下苦功夫”。

　　徐鹏印象最深的是一项与脑电逆问题相关的研究。

　　脑电逆问题是指通过头皮观测电位去反演脑电活动源的情况，脑电信号极为微弱，求解过程中要引入一定的约束条件，人们常使用从l2范数到l1范数来进行约束，却鲜见有人使用l0范数，这让徐鹏觉得奇怪，因为理论上l0具有最好的效果。

　　随着研究的深入，徐鹏逐渐发现使用l0范数出现的离散性对后期优化问题产生的影响。前人因此放弃了对l0范数的使用，徐鹏却想大胆一试。

　　为了能实现优化，徐鹏使用了当时还很新颖的粒子群的方法将问题分解为一个一个的子问题，这在国际上也是首次使用。“那时我也觉得十分枯燥，在2005-2006年的时候，因为条件的限制，电脑的运行速度都很慢，我调了很多台电脑过来一起算，就这样还算了半个月的时间。”过程尽管艰辛但结果却令人欣喜，在这项工作中徐鹏首次实现了基于l0模约束的脑电逆问题求解，成果发表到了国际顶尖杂志Neuroimage。

　　从2007年他第一次尝试便申请到国家自然科学基金资助，到2015年获得国家自然科学基金优秀青年基金资助，徐鹏一路前行，成果丰硕。科研上的成绩带给徐鹏的不只是成就感，同时还有在脑电研究之路上继续前行的信心和力量：只要坚持初心，终会有所收获。

　　“我目前主要从事脑机接口方面的研究。”徐鹏说。这项技术听起来十分形象而科幻，它意在将人脑或动物脑与外部设备“连接”起来，形成通路，实现设备和脑的信息交换，最终能够用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。

　　“通过传感器可以捕捉一些脑电波的变化，从而可以进行模式识别和处理。”解码，识别特征，最后实现计算机或者别的外部设备的操控，脑机接口技术大概有这样几个过程。这项技术的研究处在多个学科的交叉点上，一旦成熟将会有非常美好的前景。

　　“如果病人不能说话，就可以通过这项技术去控制设备，表达和实现他的想法。更长远的我们希望通过这项设备为一些残疾人建立双向信息交互机制，从而搭建起从上到下的康复系统，最后实现运动能力的恢复。”

　　目前，徐鹏及团队所做的工作重点放在人机交互和神经机制的解码，在同领域的工作中也非常富有特色。“还有很长的路要走呢。”徐鹏笑着说道。

   愿为良师：引导更多的学生走上“脑电”之路

　　除了是科研工作者，徐鹏更是一位老师。2009年回国，他开始带自己的第一批学生。

　　“初为导师时，学生不多，但是压力很大，很怕自己带不好学生，耽误了学生。”责任心极强的徐鹏对学生一向尽心。带第一个研究生时，徐鹏四处向有经验的老师请教，希望能尽自己努力带好学生。几年下来，团队更加完善，但不变的是徐鹏对学生的责任心。

　　徐鹏特别看重培养学生发现问题的能力与独立研究的能力。每天，徐鹏会花大量的时间和学生交流，引导他们提升科研能力，鼓励他们战胜困难。“我常对他们说，我们那时条件很差，坚持下去最后也出了成绩。你们现在条件好了，出成绩也比我们那个时候快很多，更要继续做下去。”

　　有时学生的研究成果不被认同，作为老师的徐鹏却常常比学生们更为失落和着急，“有时学生明明做了很好的工作，但是论文却被返回来，或者发不到很好的期刊上。”回忆起这些来，徐鹏有些感慨。有一位博士生第一篇论文投稿被拒，虽然论文有许多的细节需要修缮，但徐鹏却认为他的工作本身十分出色。徐鹏鼓励他继续努力，并和他讨论论文的修改。当这名同学毕业时，已在包括《神经工程》在内几种高质量期刊上都有论文发表，科研成果得到了肯定和认可，如今已经在一所211高校工作，并获得了国家自然科学基金的资助。

　　徐鹏对学生尽心尽力，而对于他们科研进度，他也科学地把握。“徐老师对于松弛度把握得很好。”徐鹏的学生李发礼说。“他会根据我们的基础在不同阶段设定不同的目标。”同学们知道，徐老师对于博士生的要求是能对所研究的领域有全面而深入的了解，当其毕业后应该是在该领域具有一定影响力的年轻研究者；对于硕士生的要求是硕士期间系统的做好一个工作，并有自己的见解。

　　“科研就是科研，生活就是生活。”徐鹏对学生这样说。他给予学生足够的自由，让他们认识到，科研是有趣的工作，但那只是人生的一部分。

　　“我希望能在脑电领域继续做下去，十几年的研究让我的理解更为深入，也发现了许多问题，需要我们这些科研人员去处理。”坚持，平常心，在趣味无穷的脑电世界中，徐鹏将会继续探索下去。

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