9月20日,脑机接口医学联盟脑机成像高质量数据集协作组正式成立。据悉,南京大学依托高校的学科积淀,联动附属鼓楼医院的优质临床资源,推动多学科深度交叉融合。

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当前脑机接口领域科研成果不断涌现、技术热度持续攀升,但要走向大规模落地应用仍面临现实阻碍。前沿技术能走多远,往往取决于底层基础建设是否牢靠,而高质量数据集正是支撑行业发展的核心地基。

中国科学院院士、南京大学常务副校长、南京大学脑机接口研究院院长郑海荣表示,脑机接口要真正走进临床医疗与大众消费场景,离不开对人脑神经信息的精准读取解析,这一切的前提是脑机接口垂直大模型的成熟发展。模型推演的准确度与数据集质量直接挂钩,没有高质量数据集支撑,模型运算便“算不准”,脑机信号也就“传不真”,“高质量数据集是整个行业发展不可或缺的基础工程。”

郑海荣指出,无创脑机接口的前行之路,亟待多模态高质量数据集托举,这是全行业的共同诉求。单一类型数据如同盲人摸象,仅能捕捉大脑信息的局部侧面。磁共振、脑电、超声、光学、PET等不同模态数据各有所长,只有将多类数据相互补充印证,才能完整重建人脑的全部神经信息。“此次协作组成立,正是希望聚合多方力量收集整合各类脑功能数据,面向临床研究机构和创新企业开放基础数据资源,结合算力资源搭建完整研发闭环。”

在脑科学研究中,磁共振成像占据枢纽位置。它通过捕捉大脑水分子的信号变化,反映大脑神经活动的分布特征,实现全脑范围的脑功能观测,这是其他技术难以替代的优势。将磁共振脑功能模板与脑电、超声、光学等技术相互融合,才能构建高度贴近真实人体的脑仿真模型,超高场磁共振支撑下的磁共振脑机接口也因此迎来广阔发展前景。

不过,海量数据资源不等于可用的科研资产,数据体量大小也不能直接等同于数据集质量高低。“算力算法备受行业关注,但数据质量才是决定模型训练成效的关键变量。”南京大学医学院附属鼓楼医院党委副书记、南京大学脑机接口研究院副院长张冰表示,数据库与高质量数据集不能混为一谈,从采集标注到落地应用,全流程都需恪守统一规范,才能锻造出真正服务科研的优质数据集。

数据采集环节的标准统一,是高质量数据集建设的第一步。同样一项神经影像检查,若各家医疗机构采集参数各不相同,跨机构数据对比分析便无从谈起。除影像序列保持一致外,每组影像数据还需配套完整对齐的临床信息,临床量表评估、行为学记录、血液生物标志物等材料缺一不可。影像与临床信息相互匹配,样本信息才算完整,最终才能为智能模型训练、闭环神经调控治疗输出精准可靠的原始素材。

在标准化数据集建设上,南京鼓楼医院已先行探索。张冰介绍,医院很早就布局建设院内大数据中心,打通不同类型数据库,实现多模态数据灵活调阅。依托该平台,医院已建成四五十个专病数据库,拿下11项高质量数据集相关知识产权,其中阿尔茨海默病神经影像数据集就收获两项知识产权。

与此同时,设备硬件升级也在不断拓宽人类观测大脑的边界。张冰介绍,磁场强度数值T代表磁共振设备的硬件能力,临床常见设备多为1.5T与3T。如今国产自主研发的5T超高场磁共振,将成像分辨率提升至全新层级,分辨率越高,越有机会解锁更多大脑未知谜题。她以嗅觉神经环路研究举例:“过去传统磁共振只能看到笼统的脑区活动,借助超高场设备,科研人员可观测到脑区内部亚皮层分层的功能差异。嗅觉感知中,内嗅皮层浅层主要承担前馈感知功能,深层则负责信号反馈与信息整合。这种对细微神经活动的精准区分,为嗅觉脑机接口的解码工作提供了现实依据。”

但硬件进步无法直接转化为科研成果,只有搭配统一的数据共建共享机制,先进设备的价值才能充分释放。此次成立的脑机成像高质量数据集协作组,正是全国脑机接口医学联盟框架下的具体实践,由南京大学与鼓楼医院共同牵头,联合国内多家头部医院与顶尖科研单位,共同制定数据采集规范,推动数据可追溯、可共享、可复制。

现代快报/现代+记者 张宇