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腦機接口技術革命:從癱瘓者重獲新生到“腦控”未來

來源:中國網

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:傳感器 腦機接口

    中國網5月16日訊 在近日舉辦的“2025浦江創新論壇”第七屆神經科技國際創新論壇暨中國神經科學學會神經調控基礎與轉化分會年會上,國內首個“腦機接口專利與知識產權”在線平臺被正式推出。這一平臺構建了涵蓋專利跟蹤、技術評估、專家庫、成果庫、運營對接、專利培訓的全鏈條服務體系。


    當前,我國在腦機接口領域已取得突破性進展,中國在單一市場專利申請已居于首位。今年3月12日,國家醫保局發布的文件中專門為腦機接口新技術單獨立項,設立了等價格項目,這意味著腦機接口技術一旦成熟,就能擁有快速進入臨床應用的收費路徑。


    腦機接口被形象地譽為大腦與外部設備之間的“信息高速公路”,為腦疾病診治開辟了突破性路徑,是“十四五”規劃綱要中重點發展的“腦科學與類腦研究”領域的關鍵技術之一。中國傳媒大學腦科學與智能媒體研究院講師王曄在接受中國網記者采訪時介紹,腦機接口通俗來講就是把大腦的信號轉化為指令,進而控制機器;或是把機器信號傳到大腦中,對大腦進行調控,兩者都通過機器與大腦相互連接的方式實現。


    醫療領域有哪些標志性成果?

    腦機接口技術目前主要應用于醫療領域,通過在大腦中植入芯片,幫助改善癱瘓、漸凍癥等無法控制肢體行動的患者的生活,分為侵入式和非侵入式兩種。2024年初,馬斯克創立的Neuralink公司完成了全球首例侵入式腦機接口植入手術,讓一名四肢癱瘓的男子可以通過意念操控鼠標,在線玩游戲、下象棋。


    清華大學洪波教授研究團隊的成果也十分具有代表性。不同于Neuralink的技術路線,他們將芯片放置在硬腦膜外,而非破壞硬腦膜插入大腦組織,降低了感染風險,減少對于神經細胞的直接破壞,同時通過無線供電與通訊技術實現終生穩定使用。目前已有三位患者完成手術,首例患者老楊在2023年10月完成植入手術,成為全球首例硬膜外腦機接口臨床應用案例。通過腦信號控制氣泵手套,老楊已能自主完成抓握水瓶、進食等動作。同時,腦控抓握的訓練也有助于神經細胞自我修復、形成新的通路,有利于患者進一步康復。


    首例患者通過無線微創腦機接口成功實現腦控抓握


    今年3月25日,復旦大學附屬華山醫院為一名失去四肢的患者進行手術,通過微創手術將兩根僅有頭發絲百分之一粗細的柔性電極埋入大腦,連接在一塊鑲嵌在顱骨上的硬幣大小的植入體,這是國內首例侵入式腦機接口在注冊前的前瞻性臨床實驗。植入體采集到的大腦信號能夠以無線的方式傳輸給外部設備,并轉換成計算機能夠理解的操作意圖。經過一個多月的訓練,該受試者已經能通過意念操作電腦,玩賽車和下棋等游戲。


    此外,復旦大學研發團隊已在人工視網膜、腦脊接口、語言解碼、神經調控等關鍵技術取得重大突破,相關成果獲得了國家顛覆性技術創新大賽優勝獎等獎項,盲人復明、脊髓損傷患者運動功能重建、閉環神經調控等技術已經進入臨床研究階段。


    從個例到大范圍普及給患者,還有多遠的路要走?“可能就像從貝爾發明電話到智能手機之間的距離。”王曄認為,“目前用于治療的腦機接口技術大部分都是有創的,而且所植入的腦區也比較有限,僅限于驅動一些運動功能。至于情緒等高級認知功能,當下的腦科學領域也沒有完全研究清楚,要精準地解碼相應的大腦活動還比較困難。”


    腦機接口技術如何深入日常生活?

    腦機接口產業聯盟發布的《2024腦機接口產業創新十大案例》中,“便攜式腦機接口駕駛安全智能防控系統”能夠通過智能腦電帽實時采集駕駛員的腦電信號,利用人工智能算法精準識別駕駛員的疲勞狀態,在駕駛員發生過度疲勞駕駛之前進行預警,從而預防交通事故的發生。此前,在山西省公安廳交通管理局牽頭下,該系統在太原市和晉城市分別開展了規模化的試點應用,并取得了良好效果。


    王曄表示,腦機接口這一技術的發展一定會越來越普及、越來越多地被運用在生活中。“也許以后看電視時,只要在腦中想一下‘調大音量’或者‘換臺’就能完成操作。”王曄說,“這種形式也適用于手機,可以達到解放雙手的目的。但弊病就是會讓人變得越來越懶惰。此外,輕量化也是一個發展趨勢。”


    中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員陶虎,在中國科學技術大學上海研究院做主題演講時分享,自己一直在思考正常人怎樣從腦機接口技術中獲益。他介紹,人的眼睛有局限,看不到微光、紫外光和紅外光,而如果能用紅外、紫外傳感器獲取人類看不到的信號,插入到視覺皮層,就能讓人擁有超視覺。同理,通過這種方式,人類還能擁有超聽覺等能力。


    “讀心術”會實現嗎?我們的意識可以連接到別人的大腦嗎?

    將人聽到、看到的內容解碼并還原出來,是腦科學一直以來的研究方向,精細程度也越來越高。“現在所謂的‘讀心術’,只是能監測到你現在是否正集中注意力,或者基本的情緒狀態等。至于在腦海中浮現的具體場景,目前是沒有辦法解碼到這種程度的。但這在未來是有可能實現的,而且也是許多科學家正在努力的方向。”王曄說。


    王曄介紹,“讀心術”在技術上是一個挑戰,如果技術問題能夠解決,在科研領域將會有廣泛應用。例如研究睡眠時的大腦活動,不可能頻繁把受試者叫醒描述夢境,如果有相應的方法,只需要檢測腦電波或者記錄神經活動,就可以解碼出相應的信息了。


    腦機接口技術目前的應用形式多為用大腦控制機器,而用機器控制大腦、或者用自身大腦控制另一個大腦,限于倫理問題和技術瓶頸,在人身上還沒有實現,但目前在動物身上已經可以部分實現。在2016年底播出的一期《挑戰不可能》綜藝節目上,浙江大學碩士研究生黃麗鵬代表所在團隊進行“腦電波控制”的相關挑戰,最終通過腦電波控制白鼠成功通過了四關地形復雜的迷宮。


    節目截圖,黃麗鵬正在控制小白鼠走過水橋


    “我一直希望技術向善、科技向善。腦機接口的初衷應該是改善人的生活質量,特別是病人的生活質量。往民用化、娛樂化的方向發展,也是為了增加大家生活的樂趣。但目前存在的倫理和隱私問題,就像是一種博弈,取決于誰在用。”王曄說。


    隨著技術的發展,也許未來真的可以“心念一動”就完成許多事情,而這會令社會飛速發展還是倒退,目前仍是未知狀態。對此,王曄認為,過度的物質滿足,對人來說并不是一件好事,因為人的欲望是無窮無盡的。“一些技術問世后,不是所有人都會幸福,會變幸福的人其實是知道怎樣去正確使用這一技術的人。”

    (審核編輯: 朝言)

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