四肢癱瘓患者用“意念”實現喝水

　　中國突破了腦機接口技術(健康中國 奮發有為(wei) )

　　老楊用戴有氣動手套的右手穩穩握住水杯，拿起，喝水，再放下水杯。這個(ge) 普通人習(xi) 以為(wei) 常的動作，在老楊身上卻是“奇跡”——老楊因車禍四肢癱瘓且已臥床14年！

　　讓老楊從(cong) 癱瘓到實現“用意念喝水”的，是腦機接口技術。

　　1月29日，首都醫科大學宣武醫院趙國光教授團隊、清華大學醫學院洪波教授團隊宣布，全球首例植入式硬膜外電極腦機接口輔助治療頸髓損傷(shang) 引起的四肢截癱患者行為(wei) 能力取得突破性進展。案例中的患者正是老楊，他於(yu) 去年10月接受腦機接口手術。

　　幾乎同時，美國Neuralink公司進行了腦機接口設備首例人體(ti) 移植。當地時間2月20日，該公司創始人馬斯克宣布最新突破：首位植入該公司腦機接口設備的患者已經能夠通過大腦直接控製電腦鼠標。

　　遠隔大洋，中美兩(liang) 國科學家幾乎同時實現了這一看似科幻的技術突破。在馬斯克腦機技術新聞刷屏之外，中國版的腦機接口技術有哪些特點？怎麽(me) 運作？帶著這些問題，本報記者在宣武醫院采訪了趙國光教授團隊。

　　老楊的右手是怎麽(me) 動起來的

　　所謂腦機接口，通常來說就是通過設備捕捉大腦內(nei) 部的電活動，再創建一種直接通信路徑，使信號把大腦跟計算機連起來，實現“意念控製計算機”。

　　聽起來確實科幻，我們(men) 慢慢拆解。從(cong) 技術上，要讓四肢癱瘓患者老楊的右手動起來，需要分三步走。

　　第一步，處理器放在哪兒(er) 捕捉腦電信號？這就要為(wei) 腦機接口處理器尋找落腳點。

　　2023年10月24日，趙國光教授團隊和清華大學醫學院洪波教授團隊，共同完成了無線微創植入腦機接口NEO(Neural Electronic Opportunity)首例臨(lin) 床植入試驗。

　　具體(ti) 來說，就是將兩(liang) 枚硬幣大小的腦機接口處理器，通過神經外科醫生的操作，植入老楊顱骨中，成功采集感覺運動腦區顱內(nei) 神經信號。

　　“這兩(liang) 個(ge) 處理器各有4個(ge) 接觸點，總共8個(ge) 接觸點，放置在支配老楊右手的大腦運動區域上。”宣武醫院院長趙國光解釋，“怎麽(me) 找到這個(ge) 區域呢？手術前，我們(men) 通過對大腦功能的磁共振測定——無論是老楊的右手被動活動還是他意念想挪動的時候，磁共振測定會(hui) 顯示出大腦的激活區，這就讓我們(men) 找到了它。”

　　這很不容易。“我們(men) 不打開包裹大腦的硬膜，還要準確地把每個(ge) 接觸點精準地放到感覺和運動區域，這需要手術有極為(wei) 精準的導航性。因為(wei) 你看不到大腦的皮膚，即便看到大腦的溝回，也很難識別。”趙國光說。

　　他打了一個(ge) 比方：“這就好比我們(men) 走進足球場，有三四萬(wan) 觀眾(zhong) 同時喊加油，而我們(men) 要探測到南看台第80排的某兩(liang) 個(ge) 人在說什麽(me) 話。況且大腦細胞何止成千上萬(wan) ，難度可想而知。”

　　第二步，區域確定了，怎麽(me) 把裝置埋進腦內(nei) ？這就要選擇適宜技術落腳。

　　找到激活區還不夠，如何植入腦機接口處理器？與(yu) Neuralink的“心靈感應”技術不同，中國團隊在無線微創方麵實現了兩(liang) 大突破——

　　一方麵，通過植入腦機接口NEO，將內(nei) 機埋在顱骨內(nei) ，電極覆蓋在硬膜外，保證顱內(nei) 信號質量的同時，不破壞神經組織；另一方麵，它采用近場無線供電和傳(chuan) 輸信號，植入顱骨的體(ti) 內(nei) 機無需電池。

　　“我們(men) 在設計上力求規避並發症。如果腦積液漏了，這個(ge) 裝置就會(hui) 長期被浸泡，感染幾率非常大，所以我們(men) 沒有突破硬膜，而是在硬膜外‘施工’。也就是說，裝置底下是一個(ge) 包裹著重要腦組織的水囊，我們(men) 沒有把水囊捅破，而是在腦膜表麵采集腦信號，這就不會(hui) 損傷(shang) 腦組織。”趙國光說。

　　“在我們(men) 的係統中，給‘腦機’充電、信號采集都是無線的，所謂‘裏應外合’。這樣患者能夠更快適應這種裝置，既滿足了記錄的采樣率，又保證能量的長期供給。”趙國光說。

　　第三步，埋好了處理器，能捕捉信號了，接下來的問題就是如何將腦信號“解碼”成計算機語言。

　　成功接受手術10天後，老楊出院回家。居家使用時，體(ti) 外機要隔著頭皮，給體(ti) 內(nei) 機供電、接收腦內(nei) 神經信號，再傳(chuan) 送到電腦或手機上，最終實現腦機接口通信。

　　“我們(men) 遇到了無數毫秒級的電信號，就跟天書(shu) 一樣，不分析都不知道它代表什麽(me) 。所以，解碼非常重要。”趙國光說，“解成什麽(me) 碼？解成計算機能夠聽懂的碼，就是0和1。解碼後，就可以轉換成各種生活場景，比如控製抓取物體(ti) 的氣動手套、控製電動輪椅、開關(guan) 電視機，這些動作都可以通過意念掌控。”

　　經過3個(ge) 月居家康複訓練，老楊已能夠通過腦電活動驅動氣動手套，實現自主喝水等腦控功能，且抓握準確率超過90%——這就是本文開頭的那一幕。而患者脊髓損傷(shang) 功能性評分(ASIA)和感覺誘發電位測量等指標，也都有所改善。

　　腦機接口將造福更多患者

　　“我們(men) 特別感謝老楊，他第一個(ge) 吃螃蟹，反映出旺盛的生命力和恢複健康的強烈願望。”趙國光說，“通過腦機接口技術，老楊能在3個(ge) 月內(nei) 有顯著改善，無論對患者、患者家庭還是對醫護人員、工程技術人員和設備廠家來說都令人振奮，激勵我們(men) 更積極地去探索更多未知領域。”

　　未來腦機接口技術的應用場景非常廣泛。通過記錄和解讀大腦信號，實現大腦和計算機之間的直接通信，不僅(jin) 可以幫助漸凍症、脊髓損傷(shang) 、癲癇等腦疾病患者康複，而且有望實現腦機融合智能、拓展人腦信息處理的能力，具有廣泛應用前景。

　　以癲癇治療為(wei) 例，趙國光團隊接待過一位15歲的女孩。她癲癇纏身12年，發作時右手劇烈抽搐，伴有整條腿痙攣，一個(ge) 月發作高達700多次。趙國光介紹，通過把相應的裝置和電極放入患者腦部，術後第一個(ge) 月，癲癇發作減少到480次，第二個(ge) 月驟減至57次，第五個(ge) 月時停止發作。

　　等到這個(ge) 女孩來複查時，由於(yu) 疾病消除，整個(ge) 人的狀態好轉了，醫護人員差點沒認出來。“能幫助患者解除痛苦，回歸正常生活，這是我們(men) 當醫生的最大幸福。”趙國光說。

　　事實上，腦機接口概念提出至今已有50年。近年來，相關(guan) 研究成為(wei) 各國競相研發追逐的熱門賽道。趙國光表示，在這條賽道上，中國目前處於(yu) 第一集團，發展非常快，“我們(men) 期待著0到1的原創，也需要1到100的飛躍；通過1到100、100到1000的數據分析，又能促進原創科技的發展。每一個(ge) 賽道、每一個(ge) 階段，我們(men) 都要持續發力。”

　　在趙國光看來，正常人的活動，好比是大腦功能區在獨唱，功能受損後，獨唱的聲音消失了。“腦機接口的出現，就是希望周邊的人合唱起來，代替獨唱，把樂(le) 章再繼續演奏下去。”

　　為(wei) 了完成好這個(ge) 健康大合唱，中國技術團隊將繼續探索下去。

　　熊 建 趙競凡

　　(人民日報海外版)