圖為2024服貿(mào)會(huì)上，工作人員在為參觀者講解使用非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)的腦控神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。記者 戚曉毅 攝
用意念控物，已邁出從科幻走向現(xiàn)實(shí)的堅(jiān)實(shí)一步。近日，在國(guó)際腦機(jī)接口大會(huì)上，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院院長(zhǎng)毛穎透露，上海首例腦機(jī)接口產(chǎn)品臨床試驗(yàn)植入手術(shù)的患者目前恢復(fù)過(guò)程順利，已經(jīng)可以通過(guò)氣囊手套輔助，自己用杯子喝水。
業(yè)界稱(chēng)，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)正在中國(guó)蓬勃發(fā)展，已有植入式產(chǎn)品進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序，未來(lái)癱瘓患者、中風(fēng)患者、抑郁癥患者等，都將受益于這項(xiàng)技術(shù)。
“意念控物”走向現(xiàn)實(shí)
于2024年11月在上海華山醫(yī)院接受腦機(jī)接口產(chǎn)品植入手術(shù)的患者今年38歲，因車(chē)禍造成頸椎脊髓損傷，導(dǎo)致手部無(wú)法抓握、無(wú)法站立，且4年康復(fù)無(wú)改善。如今，他的人生因?yàn)榭萍紡氐赘淖儭?/p>
“我們只用了3.3分鐘就快速精準(zhǔn)地定位了手部運(yùn)動(dòng)／感覺(jué)腦區(qū)，大大縮短了手術(shù)時(shí)間?！泵f介紹，此次手術(shù)首次采用了“在線時(shí)域空域腦功能定位系統(tǒng)”，定位偏差在毫米級(jí)精度范圍內(nèi)，無(wú)須術(shù)中喚醒患者，僅用時(shí)1小時(shí)40分鐘。
記者獲悉，該患者此次植入的是博?？滇t(yī)療科技（上海）有限公司與清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院洪波教授團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)的腦機(jī)接口產(chǎn)品。這也是博?？颠@款產(chǎn)品在全國(guó)的第三例臨床試驗(yàn)植入手術(shù)。
前兩例患者的恢復(fù)進(jìn)展同樣讓人振奮。洪波介紹說(shuō)，第一例患者曾遭遇嚴(yán)重車(chē)禍導(dǎo)致四肢癱瘓14年，手術(shù)前，手部功能完全癱瘓，但實(shí)施手術(shù)半年后，現(xiàn)在可以靠自己腦信號(hào)的指揮，抓握勺子進(jìn)食和喝水；第二例患者也因車(chē)禍引起脊髓損傷，如今“這名患者已經(jīng)能夠‘腦控’輪椅出門(mén)去逛超市，而且完全靠自己的意念控制輪椅拐彎與前行?！?/p>
據(jù)悉，2024年8月，博?？颠@款產(chǎn)品成為我國(guó)首款進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序的腦機(jī)接口產(chǎn)品。洪波稱(chēng)：“明年，這臺(tái)我們自主研發(fā)的NEO腦機(jī)接口設(shè)備將在全國(guó)十個(gè)中心完成30至50例腦機(jī)接口植入的臨床試驗(yàn)。未來(lái)，中西部地區(qū)同種病例患者也有機(jī)會(huì)參與臨床試驗(yàn)?！?/p>
三大技術(shù)路線齊頭并進(jìn)
作為一門(mén)未來(lái)產(chǎn)業(yè)，腦機(jī)接口技術(shù)近兩年在全球得到了蓬勃發(fā)展，創(chuàng)新成果頻出。
2024年1月30日，埃隆·馬斯克宣布其腦機(jī)接口公司Neuralink完成首例人類(lèi)大腦設(shè)備植入手術(shù)。2024年2月20日，馬斯克在社交媒體上透露，Neuralink公司首位植入大腦芯片的人類(lèi)患者成功地利用意念控制了電腦鼠標(biāo)。與博?？诞a(chǎn)品技術(shù)路線不同，Neuralink采用的是“侵入式”腦機(jī)接口技術(shù)路線。
記者了解到，目前腦機(jī)接口“技術(shù)路線”可大概分為三種：侵入式、非侵入式以及半侵入式。
以博?？的X機(jī)接口設(shè)備為例，由電極、體內(nèi)機(jī)和體外機(jī)組成。其中，采集信號(hào)的電極放置在顱骨內(nèi)、硬腦膜外，可歸類(lèi)于“半侵入式”，其特點(diǎn)在于微創(chuàng)。事實(shí)上，電極放置位置，也是不同技術(shù)路線最鮮明的區(qū)別所在。馬斯克Neuralink公司的技術(shù)路線則是將電極等信號(hào)記錄裝置植入硬腦膜下的大腦皮層，進(jìn)行高通量的神經(jīng)信號(hào)采集，可歸為“侵入式”范疇。
國(guó)內(nèi)另外一家腦機(jī)接口新秀“腦虎科技”采用的技術(shù)路線，則是將其采集信號(hào)的電極放置在硬腦膜內(nèi)、大腦皮層外。記者獲悉，目前腦虎科技也已完成幾十余例臨床試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了漢語(yǔ)合成和運(yùn)動(dòng)重建。
此外，一些非侵入式腦機(jī)接口設(shè)備也相繼出現(xiàn)。2024年9月份，美國(guó)一家腦機(jī)接口初創(chuàng)公司Neurable發(fā)布了耳機(jī)款腦機(jī)接口設(shè)備，據(jù)稱(chēng)可幫助提高注意力。
如何更好理解腦機(jī)接口不同技術(shù)路線之間的區(qū)別？中科院上海微系統(tǒng)所副所長(zhǎng)、腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家陶虎解釋稱(chēng)，腦機(jī)接口作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)和前沿技術(shù)，大家關(guān)注的技術(shù)方向區(qū)別很大?！安贿^(guò)這些技術(shù)方向并沒(méi)有優(yōu)劣之分。技術(shù)最終落地，取決于不同應(yīng)用場(chǎng)景下的穩(wěn)妥選擇。”
“侵入式腦機(jī)接口，其優(yōu)勢(shì)是電極與大腦的神經(jīng)元近距離接觸，能進(jìn)行高通量、高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào)采集，但組織損傷、炎癥反應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)比另兩種技術(shù)路線高；非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很低，但能夠提取的大腦信號(hào)精度較低，能完成的功能受限。在腦機(jī)接口信號(hào)性能和病患創(chuàng)傷之間取得平衡，讓患者最大限度受益，可以說(shuō)是這個(gè)行業(yè)的‘第一倫理’?！碧栈⒄f(shuō)。
產(chǎn)業(yè)持續(xù)獲得突破
培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)，是上海建設(shè)國(guó)際科創(chuàng)中心的重要內(nèi)容。兩年前發(fā)布的《上海打造未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地發(fā)展壯大未來(lái)產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)方案》提出：要加速“非侵入式”腦機(jī)接口技術(shù)、腦機(jī)融合技術(shù)、類(lèi)腦芯片技術(shù)、大腦計(jì)算神經(jīng)模型等領(lǐng)域突破，探索腦機(jī)接口技術(shù)在肢體運(yùn)動(dòng)障礙、慢性意識(shí)障礙、精神疾病等醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
2020年，陳天橋雒芊芊研究院（TCCI）第一個(gè)腦科學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)室，在上海華山醫(yī)院虹橋院區(qū)落成投入使用。實(shí)驗(yàn)室包括了腦機(jī)接口、睡眠夢(mèng)境、認(rèn)知評(píng)估、數(shù)字醫(yī)療等多項(xiàng)內(nèi)容，以國(guó)際化和產(chǎn)業(yè)化為核心特色，進(jìn)一步支持腦科學(xué)研究。積極推進(jìn)腦機(jī)接口前沿技術(shù)創(chuàng)新，上海已孵化落地博?？?、腦虎科技、階梯醫(yī)療等創(chuàng)新型企業(yè)。
腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)下一步怎么走？一線從業(yè)者給出了自己的看法。
洪波表示，腦機(jī)接口在神經(jīng)信號(hào)采集、無(wú)線供能和通訊方面，目前缺乏成熟的芯片解決方案，團(tuán)隊(duì)正在與上海的高校和企業(yè)合作進(jìn)行針對(duì)性的研究。他表示，希望在未來(lái)3-5年內(nèi)不斷迭代其植入腦機(jī)接口產(chǎn)品，“使它越變?cè)叫?，通道?shù)越來(lái)越大，最終成為連接大腦和外部設(shè)備的革命性界面?！?/p>
據(jù)陶虎介紹，目前腦虎公司自研的微創(chuàng)植入式高通量柔性腦機(jī)接口系統(tǒng)，在部分領(lǐng)域打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，且公司在柔性電極、生物材料、芯片設(shè)計(jì)、核心算法、數(shù)字腦庫(kù)、植入方式等諸多環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了突破?！拔磥?lái)我們希望推進(jìn)高通量柔性腦機(jī)接口系統(tǒng)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，更好賦能重大腦疾病診療，幫助漸凍癥、高位截癱等患者重建語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)功能?！?/p>
“我們希望經(jīng)過(guò)多次磨合，能為臨床與產(chǎn)業(yè)相互協(xié)調(diào)培養(yǎng)一支非常好的隊(duì)伍。后續(xù)隨著新型腦內(nèi)植入物不斷革新，大腦多個(gè)功能也將逐步被更好地理解?！泵f認(rèn)為，未來(lái)腦機(jī)接口會(huì)是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向?！坝欣碛上嘈牛诖罅坎±?xùn)練和技術(shù)迭代基礎(chǔ)上，未來(lái)會(huì)有更好更適用的臨床場(chǎng)景。腦機(jī)接口主要是對(duì)‘腦’和‘機(jī)’進(jìn)行研究，只有實(shí)現(xiàn)了‘腦’和‘機(jī)’的交互，才是真正的腦機(jī)接口，這一領(lǐng)域涉及非常前沿的產(chǎn)業(yè)集群，包括醫(yī)學(xué)、材料、集成電路等等，未來(lái)發(fā)展空間巨大?！保ǘ趴担?/p>
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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