受訪專家：

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經外科主任醫(yī)師  朱君明 □北京芯智達神經技術有限公司業(yè)務發(fā)展總監(jiān) 李園

本報記者 張健

“手機會被直接植入大腦的芯片所取代?！泵绹嚻髽I(yè)特斯拉首席執(zhí)行官、神經連接公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克認為，未來腦機接口將徹底改變人們的生活。只需意念一動，你就可以啟動手機、電腦、家電……漸凍癥、帕金森病、脊髓損傷等再也不能限制人類的潛能。近幾年，多例腦機接口試驗取得突破性進展，從臨床研究到生活應用，腦機接口似乎離我們越來越近。

用意念控制機械臂寫字

讓失語者“開口說話”、讓截癱患者“站立行走”、通過“意念”指揮機械臂喂飯……近年來，腦機接口標志性技術和創(chuàng)新產品不斷涌現，成為國內外備受矚目的前沿技術之一。前不久，在浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經外科研究病房內，76歲高位截癱的張先生用意念在腦海里一筆一畫地描繪著，旁邊的機械臂手握馬克筆在白板上清晰地寫下“浙江大學腦機接口”8個字（如圖）。這個真實的事例，將“意念寫字”從科幻照進了現實。浙江大學腦機接口臨床轉化研究團隊負責人之一、浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經外科主任醫(yī)師朱君明告訴《生命時報》記者，書寫漢字是一項典型的精細運動，偏旁、部首、筆順等都有很多講究。張先生用意念寫出漢字，且100個常用漢字的正確率達到96%，這意味著很多因外傷、腦卒中、漸凍癥等失去語言或書寫能力的患者，有望借助腦機接口技術重新“說話”。

腦機接口，指在大腦或脊髓與外部設備之間創(chuàng)建信息通道，通過采集和解碼大腦意念，操控外部裝置并接收反饋信息，構成閉環(huán)的人機交互系統，目標是實現人體機能的補償與修復，以及人類行為能力的增強。按照信號來源，腦機接口可以分為非植入式和植入式兩條技術路線。前者是通過無創(chuàng)方式采集大腦中的意念；后者是通過開顱手術，將裝置植入大腦的硬膜、皮質、腦內等位置采集意念。張先生就是植入式腦機接口試驗的志愿者。另外，也有經血管導入到特定腦區(qū)的技術，稱為“介入式腦機接口”。

朱君明表示，腦機接口給疾病治療帶來了革新。目前來看，植入式腦機接口為臨床治療帶來兩大變化。一是大腦控制設備，以補償功能。即提取意念，并借助機械臂、外骨骼等設備補償與替代患者的運動、交流、感知等功能。例如，腦機接口技術輔助高位截癱等永久性神經損傷患者自主行走；結合語音轉換和虛擬現實技術，幫助像霍金、張先生這樣的患者重新具備文字、語言和情緒等表達能力。二是設備控制大腦，以恢復功能。通過腦機接口控制大腦，刺激或抑制某些功能來重塑大腦，恢復功能。例如，給癲癇患者大腦植入芯片，在癲癇即將發(fā)作時給予刺激，從而阻斷癲癇發(fā)作。

北京芯智達神經技術有限公司業(yè)務發(fā)展總監(jiān)李園告訴記者，非植入式腦機接口也有廣闊的應用空間，在輔助殘障人士生活、患者康復訓練、正常人調節(jié)睡眠、安全生產等領域，都大有可為。例如，將腦機接口應用在工人安全帽上，能實時監(jiān)測工人的疲勞狀態(tài)，減少安全事故。正如馬斯克所說：“腦機接口的最終目標，不僅是修復殘障人士喪失的腦功能，還要賦予人類超能力?！?/p>

從理論研究到臨床轉化

作為關注度極高的未來產業(yè)之一，腦機接口已歷經數十年發(fā)展，各大高校和研究機構不斷涌現出標志性技術和創(chuàng)新產品。比如，浙大二院的閉環(huán)神經刺激器Epilcure、北腦一號和北腦二號智能腦機系統等。朱君明認為，學術界已經把腦機接口“能不能做”和“能做什么”的理論道路走通了，接下來就是“如何應用”的臨床轉化問題。

作為腦機接口技術市場化的代表性企業(yè)，馬斯克的神經連接公司今年初進行了首次大腦芯片植入試驗。手術后的幾周，志愿者就可以用意念控制電腦光標進行在線游戲、瀏覽網頁、直播等。目前，已經有1000多名四肢癱瘓的患者報名接受神經連接公司的試驗。盡管有報道稱，首位志愿者植入后出現芯片松動問題，但馬斯克強調，即將進行的第二例手術會加以改進。希望到今年年底，測試該設備的志愿者數量達到“高個位數”。該公司計劃，到2030年為超過2.2萬人植入芯片。

在腦機接口技術方面，我國的醫(yī)學研究可與國際并駕齊驅，甚至有的團隊達到國際領先水平。例如，前不久，清華大學醫(yī)學院與首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院聯合進行了全球首例無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗，讓一位因車禍造成脊髓損傷、四肢癱瘓長達14年的患者，通過腦電活動控制氣動手套進行自主喝水等日?；顒?。但我國在芯片等工業(yè)硬件領域還與他國有一定差距，特別是腦機接口處理芯片的集成化、微型化等方面。朱君明表示，隨著國家對腦機接口技術的日益重視，這些方面將有所改善。綜合國內外情況來看，腦機接口技術和產業(yè)已從萌芽期邁入普及期，從單純的臨床研究進入商業(yè)化應用階段。

李園表示，未來3~5年應該能看到基于腦機接口技術的成熟醫(yī)療器械產品上市，為部分患者解決疾苦，特別是高位截癱、肢體偏癱等患者，可以期待在腦機接口的幫助下恢復“行動”。

發(fā)展需要打破幾個局限

朱君明表示，如果未來能大規(guī)模應用的話，腦機接口的治療費用有望降低。腦機接口是一個系統工程，涉及材料、信息處理、醫(yī)學等學科，從臨床走向普及應用，不僅需要一個龐大的團隊共同努力，還需要市場和企業(yè)的支持。在多方力量的推動下，未來可能實現進入尋常百姓家的目標。

兩位專家表示，目前多數產品處于臨床試驗階段，5~10年內還難以大規(guī)模商業(yè)應用，主要受限于以下幾點。

材料的局限。腦機接口設備的質量要高、材料生物性能要好，才能實現“一次植入、終身使用”的目標。生物相容性不夠，植入后可能出現信號變差、設備移動或脫落等問題。非植入式腦機接口可能因材料問題出現皮膚接觸性過敏、破潰、灼傷等情況，或解碼不準導致病情誤判。

無線傳輸的局限。腦機接口技術能否無線化、小型化、可植入，關乎其市場接受度。如果不能解決無線傳輸信號的局限性，不夠美觀，患者接受度也會較差。

臨床數據的局限。目前，國內植入式腦機接口的臨床經驗和數據較少，只有3~5位志愿者，臨床難以收集數據也限制了技術的發(fā)展。

法律法規(guī)的局限。面對新技術，既要有政府監(jiān)管，保證倫理和安全性，還要保證開創(chuàng)性和靈活度。目前，國家科技倫理委員會人工智能倫理分委員會制定的《腦機接口研究倫理指引》給腦機接口確定了發(fā)展的“紅線”和“底線”，醫(yī)學界也提出“不傷害、尊重自主、隱私保護、透明公開、公平公正”的倫理原則。但未來還需要對腦隱私、數據和信息安全等問題加以規(guī)范或立法。▲