受訪專家：

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師  朱君明 □北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān) 李園

本報(bào)記者 張健

“手機(jī)會(huì)被直接植入大腦的芯片所取代。”美國汽車企業(yè)特斯拉首席執(zhí)行官、神經(jīng)連接公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克認(rèn)為，未來腦機(jī)接口將徹底改變?nèi)藗兊纳?。只需意念一?dòng)，你就可以啟動(dòng)手機(jī)、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(jī)接口試驗(yàn)取得突破性進(jìn)展，從臨床研究到生活應(yīng)用，腦機(jī)接口似乎離我們?cè)絹碓浇?/p>

用意念控制機(jī)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(jī)械臂喂飯……近年來，腦機(jī)接口標(biāo)志性技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，成為國內(nèi)外備受矚目的前沿技術(shù)之一。前不久，在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科研究病房內(nèi)，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(jī)械臂手握馬克筆在白板上清晰地寫下“浙江大學(xué)腦機(jī)接口”8個(gè)字（如圖）。這個(gè)真實(shí)的事例，將“意念寫字”從科幻照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。浙江大學(xué)腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之一、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師朱君明告訴《生命時(shí)報(bào)》記者，書寫漢字是一項(xiàng)典型的精細(xì)運(yùn)動(dòng)，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(gè)常用漢字的正確率達(dá)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(jī)接口技術(shù)重新“說話”。

腦機(jī)接口，指在大腦或脊髓與外部設(shè)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(gòu)成閉環(huán)的人機(jī)交互系統(tǒng)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人體機(jī)能的補(bǔ)償與修復(fù)，以及人類行為能力的增強(qiáng)。按照信號(hào)來源，腦機(jī)接口可以分為非植入式和植入式兩條技術(shù)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(shù)，將裝置植入大腦的硬膜、皮質(zhì)、腦內(nèi)等位置采集意念。張先生就是植入式腦機(jī)接口試驗(yàn)的志愿者。另外，也有經(jīng)血管導(dǎo)入到特定腦區(qū)的技術(shù)，稱為“介入式腦機(jī)接口”。

朱君明表示，腦機(jī)接口給疾病治療帶來了革新。目前來看，植入式腦機(jī)接口為臨床治療帶來兩大變化。一是大腦控制設(shè)備，以補(bǔ)償功能。即提取意念，并借助機(jī)械臂、外骨骼等設(shè)備補(bǔ)償與替代患者的運(yùn)動(dòng)、交流、感知等功能。例如，腦機(jī)接口技術(shù)輔助高位截癱等永久性神經(jīng)損傷患者自主行走；結(jié)合語音轉(zhuǎn)換和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，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(dá)能力。二是設(shè)備控制大腦，以恢復(fù)功能。通過腦機(jī)接口控制大腦，刺激或抑制某些功能來重塑大腦，恢復(fù)功能。例如，給癲癇患者大腦植入芯片，在癲癇即將發(fā)作時(shí)給予刺激，從而阻斷癲癇發(fā)作。

北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)李園告訴記者，非植入式腦機(jī)接口也有廣闊的應(yīng)用空間，在輔助殘障人士生活、患者康復(fù)訓(xùn)練、正常人調(diào)節(jié)睡眠、安全生產(chǎn)等領(lǐng)域，都大有可為。例如，將腦機(jī)接口應(yīng)用在工人安全帽上，能實(shí)時(shí)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(jī)接口的最終目標(biāo)，不僅是修復(fù)殘障人士喪失的腦功能，還要賦予人類超能力。”

從理論研究到臨床轉(zhuǎn)化

作為關(guān)注度極高的未來產(chǎn)業(yè)之一，腦機(jī)接口已歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，各大高校和研究機(jī)構(gòu)不斷涌現(xiàn)出標(biāo)志性技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品。比如，浙大二院的閉環(huán)神經(jīng)刺激器Epilcure、北腦一號(hào)和北腦二號(hào)智能腦機(jī)系統(tǒng)等。朱君明認(rèn)為，學(xué)術(shù)界已經(jīng)把腦機(jī)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(yīng)用”的臨床轉(zhuǎn)化問題。

作為腦機(jī)接口技術(shù)市場化的代表性企業(yè)，馬斯克的神經(jīng)連接公司今年初進(jìn)行了首次大腦芯片植入試驗(yàn)。手術(shù)后的幾周，志愿者就可以用意念控制電腦光標(biāo)進(jìn)行在線游戲、瀏覽網(wǎng)頁、直播等。目前，已經(jīng)有1000多名四肢癱瘓的患者報(bào)名接受神經(jīng)連接公司的試驗(yàn)。盡管有報(bào)道稱，首位志愿者植入后出現(xiàn)芯片松動(dòng)問題，但馬斯克強(qiáng)調(diào)，即將進(jìn)行的第二例手術(shù)會(huì)加以改進(jìn)。希望到今年年底，測試該設(shè)備的志愿者數(shù)量達(dá)到“高個(gè)位數(shù)”。該公司計(jì)劃，到2030年為超過2.2萬人植入芯片。

在腦機(jī)接口技術(shù)方面，我國的醫(yī)學(xué)研究可與國際并駕齊驅(qū)，甚至有的團(tuán)隊(duì)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。例如，前不久，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院與首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院聯(lián)合進(jìn)行了全球首例無線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)，讓一位因車禍造成脊髓損傷、四肢癱瘓長達(dá)14年的患者，通過腦電活動(dòng)控制氣動(dòng)手套進(jìn)行自主喝水等日?；顒?dòng)。但我國在芯片等工業(yè)硬件領(lǐng)域還與他國有一定差距，特別是腦機(jī)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(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的日益重視，這些方面將有所改善。綜合國內(nèi)外情況來看，腦機(jī)接口技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已從萌芽期邁入普及期，從單純的臨床研究進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。

李園表示，未來3~5年應(yīng)該能看到基于腦機(jī)接口技術(shù)的成熟醫(yī)療器械產(chǎn)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(jī)接口的幫助下恢復(fù)“行動(dòng)”。

發(fā)展需要打破幾個(gè)局限

朱君明表示，如果未來能大規(guī)模應(yīng)用的話，腦機(jī)接口的治療費(fèi)用有望降低。腦機(jī)接口是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及材料、信息處理、醫(yī)學(xué)等學(xué)科，從臨床走向普及應(yīng)用，不僅需要一個(gè)龐大的團(tuán)隊(duì)共同努力，還需要市場和企業(yè)的支持。在多方力量的推動(dòng)下，未來可能實(shí)現(xiàn)進(jìn)入尋常百姓家的目標(biāo)。

兩位專家表示，目前多數(shù)產(chǎn)品處于臨床試驗(yàn)階段，5~10年內(nèi)還難以大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，主要受限于以下幾點(diǎn)。

材料的局限。腦機(jī)接口設(shè)備的質(zhì)量要高、材料生物性能要好，才能實(shí)現(xiàn)“一次植入、終身使用”的目標(biāo)。生物相容性不夠，植入后可能出現(xiàn)信號(hào)變差、設(shè)備移動(dòng)或脫落等問題。非植入式腦機(jī)接口可能因材料問題出現(xiàn)皮膚接觸性過敏、破潰、灼傷等情況，或解碼不準(zhǔn)導(dǎo)致病情誤判。

無線傳輸?shù)木窒?。腦機(jī)接口技術(shù)能否無線化、小型化、可植入，關(guān)乎其市場接受度。如果不能解決無線傳輸信號(hào)的局限性，不夠美觀，患者接受度也會(huì)較差。

臨床數(shù)據(jù)的局限。目前，國內(nèi)植入式腦機(jī)接口的臨床經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)較少，只有3~5位志愿者，臨床難以收集數(shù)據(jù)也限制了技術(shù)的發(fā)展。

法律法規(guī)的局限。面對(duì)新技術(shù)，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(huì)人工智能倫理分委員會(huì)制定的《腦機(jī)接口研究倫理指引》給腦機(jī)接口確定了發(fā)展的“紅線”和“底線”，醫(yī)學(xué)界也提出“不傷害、尊重自主、隱私保護(hù)、透明公開、公平公正”的倫理原則。但未來還需要對(duì)腦隱私、數(shù)據(jù)和信息安全等問題加以規(guī)范或立法。▲