中國首例侵入式腦機接口臨床試驗成功——
意念下棋科幻成真(科技瞭望)
近期，我國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗成功開展。這標志著中國在侵入式腦機接口技術(shù)上成為繼美國之后，全球第二個進入臨床試驗階段的國家。
該項研究由中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心，聯(lián)合復旦大學附屬華山醫(yī)院以及相關(guān)企業(yè)合作開展。
研發(fā)團隊通過動物試驗到人體試驗的遞進，確保了技術(shù)的成熟度、安全性和功能有效性，最終實現(xiàn)從實驗室到臨床的突破。
一名因高壓電事故失去四肢的男性，在一場手術(shù)后，用腦海中的意念下象棋、玩賽車游戲，和普通人操作電腦觸摸板的速度相差無幾。
這不是科幻小說，而是近期真實發(fā)生在中國的醫(yī)學突破。
時間撥回到3年前。2022年，中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究團隊啟動了腦機接口系統(tǒng)的研發(fā)。當時，這還只是個實驗室的科研構(gòu)想：能不能制造出一種足夠小的腦機接口系統(tǒng)，既能讀懂大腦的語言，又不打擾大腦的日常運轉(zhuǎn)？
研發(fā)從概念驗證做起，逐步推進至技術(shù)預研、產(chǎn)品開發(fā)和定型，每一步都充滿挑戰(zhàn)——
電極若粗硬，容易引發(fā)腦組織炎癥甚至失效；手術(shù)若復雜，患者恢復期會很長，感染風險也高。
科學家們頂著數(shù)項挑戰(zhàn)，終于在2024年下半年，拿到了國內(nèi)首個侵入式腦機接口的注冊型檢測報告。
到了2025年上半年，一名符合臨床標準的受試者——因事故而四肢截肢的37歲男性，成為這項系統(tǒng)的首位“真實用戶”。
實時的“腦語言翻譯器”
據(jù)中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員趙鄭拓介紹，臨床試驗受試者的背景、選擇標準和術(shù)前準備經(jīng)過了嚴格的科學和倫理考量。
“受試者是完全性脊髓損傷或雙上肢截肢患者。在選擇受試者時，我們會看他的運動功能障礙程度，優(yōu)先考慮能通過腦機接口顯著改善生存質(zhì)量的患者，還考量受試者有無其他嚴重疾病、大腦運動皮層是否完整等?！壁w鄭拓說，“在為受試者進行手術(shù)前，我們采用了功能磁共振成像聯(lián)合CT影像技術(shù)，重構(gòu)了受試者專屬三維模型與人腦運動皮層的詳細功能地圖，幫助確保植入位置的精確性?！?/p>
手術(shù)采用了一種顛覆傳統(tǒng)的“嵌入式”方法：不用整個打開顱骨，只需要在大腦運動皮層上方的顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設備，再在凹槽中打一個5毫米的穿刺孔，用鎢針將像兩根輕薄絲帶一樣的柔性神經(jīng)電極從穿刺孔“埋入”腦組織中。
這個柔性神經(jīng)電極實現(xiàn)了多項核心指標的突破。記者了解到，相比以往產(chǎn)品，如美國Neuralink的神經(jīng)電極，它具有顯著優(yōu)勢。首先在尺寸上，該神經(jīng)電極截面積僅為Neuralink電極的1/7到1/5，是全球最小尺寸的神經(jīng)電極，僅約頭發(fā)絲的1/100，這極大降低了植入創(chuàng)傷。再者，柔性指標上，電極柔性超過Neuralink百倍，讓腦細胞幾乎“意識”不到異物存在，最大程度上減少了對腦組織的損傷和炎癥反應。
人腦每一秒鐘釋放出成千上萬的神經(jīng)沖動，這些沖動編碼了人的意圖。過去，如何在毫秒級別內(nèi)把這些信號實時提取、分析，并生成精確的電腦控制指令，是一個全世界都在攻關(guān)的難題。
腦機接口設備植入后，能否實時讀取腦神經(jīng)信號并完成運動解碼，是腦機接口技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)需在十幾毫秒窗口期內(nèi)完成神經(jīng)信號的特征提取、運動意圖解析及控制指令生成全流程。
研究團隊的核心創(chuàng)新點，是自主研發(fā)的在線學習框架，它就像實時的“腦語言翻譯器”，可以根據(jù)不同時間段大腦信號的細微變化，不斷調(diào)整參數(shù)，逐漸“聽懂”用戶的意圖，實現(xiàn)真正的“人腦—機器”協(xié)同。
不僅如此，它還能做到“跨天穩(wěn)定”。即使今天和明天的大腦活動模式有些許不同，系統(tǒng)也不會“罷工”，依舊能精準解碼。
重新找回“動手”的感覺
術(shù)后至今僅用2—3周的適應性訓練，受試者便實現(xiàn)了像正常人一樣打字、發(fā)短信、玩電腦游戲。
這位經(jīng)歷重大事故的男子，在腦機接口系統(tǒng)的協(xié)助下，重新找回“動手”的感覺，一點點重建與世界的連接。
下一步，項目團隊還會嘗試讓受試者使用機械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。
后續(xù)還將涉及對復雜物理外設進行控制，例如對機器狗、具身智能機器人等智能代理設備的控制，從而拓展他的生活邊界。
據(jù)悉，該腦機接口系統(tǒng)有望在未來獲批注冊上市后幫助完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者群體，通過腦機接口技術(shù)控制外部設備恢復運動功能，改善生存質(zhì)量。
趙鄭拓說：“這次試驗不僅標志著中國成為第二個實現(xiàn)侵入式腦機接口臨床試驗的國家，也對國際同行釋放信號——中國團隊有很強的核心技術(shù)原始創(chuàng)新能力和臨床轉(zhuǎn)化能力，能獨立完成從研發(fā)到應用的閉環(huán)。”(人民日報海外版記者周姝蕓)
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