中国经济周刊-经济网讯(记者 谢玮) "脑机接口将来要造福教育、医疗。"中国科学院院士、世界神经外科联盟执委赵继宗如是表示。

5月29日,在2023中关村论坛期间举办的"脑机接口创新发展论坛"平行论坛上,赵继宗院士发表了题为《脑机接口医疗应用发展趋势》的主旨演讲,介绍脑机接口医疗应用发展趋势。

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脑机接口创新发展论坛现场

什么是脑机接口?根据定义,脑机接口(brain-computerinterface.BCl)是在人或动物脑与外部设备创建的连接通路,不依赖于脑的正常输出通路的脑——机的一种全新通讯和控制技术。

"简单理解就是,人或者是动物与外部联系,过去是通过神经网络联系,现在是想通过机器联系,这么一个过程。" 赵继宗说。

赵继宗指出,进入21世纪,脑机接口技术飞速发展,应用领域也在逐渐扩大。他举例称,2012年巴西世界杯,一个完全截瘫的病人,凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球。2019年,清华高小榕教授协助渐冻人实现了通过意念打字。2020年,国内有团队通过植入式脑机接口技术,运用大脑运动皮层信号控制器,帮助一位因车祸高位截瘫的患者实现用意念喝水等等。

日前,埃隆·马斯克 旗下的脑机接口(BCI)公司(Neuralink)宣布,获美国FDA批准将启动临床试验。"它当时的突破在于,在28(平方)微米的脑部,植入了96根直径4-6微米的线。"赵继宗介绍说。

值得一提的是,2021年,我国启动了中国脑科学计划。该计划以"一体两翼"为结构,即以研究脑认知的神经原理为基础,用以研发重大脑疾病的治疗方法和推动新一代人工智能的发展。赵继宗表示,"这‘两翼’都与脑机接口有关。"

赵继宗介绍了"脑机接口"相关技术在临床医学的研究情况,包括脑出血意识障碍早期促醒闭环脊髓电刺激系统;脑机接口系统评估意识障碍;基于脑机接口的神经调控;隐蔽汉语言通讯脑机接口系统等。

例如,对有意识障碍的患者,通过脑机接口技术可判断患者是否有清醒的可能。"意识障碍,说得通俗点就是植物人。什么样的植物人能醒,什么样的植物人醒不了,这是我们需要判断的。" 赵继宗直言,过去是依靠神经外科和神经内科"拿锤子敲一敲,叫一叫"。而如今在临床上,通过脑机接口技术来判断这个病人能不能醒,术后通过电极刺激病人苏醒。

例如,对脊髓损伤导致瘫痪的患者,应用脑机接口技术,在损伤节段植入电刺激器,可以通过电刺激器发出的信号促进患者行走等。赵继宗说,但这是刺激器发出的电信号,还需探索能否真正做到脑脊髓接口,也就是利用脑机接口,"通过意念使得患者实现想走就行,走得快还是走的慢。"

例如,基于脑机接口的神经调控在帕金森氏病合并帕金森痴呆的相关探索。DBS(脑深部电刺激术)是目前治疗帕金森的常用手段,也是脑机接口技术的一种。"DBS实际上就是一个植入的脑机接口,通过放电控制病人的抖动。"赵继宗说,能否利用该技术治疗合并帕金森痴呆,目前正在开展这方面的研究。

赵继宗指出,未来脑机接口技术发展有几大方向:一是高性能脑机接口。目前脑机接口的通信速率仍较低,在大脑与机器之间建立高效的信息交流通道,是实现高性能脑机接口的关键。二是双向脑机接口。"从脑到机"(将脑信号转换成意图运动指令)与"从机到脑"(将与外部环境交互的设备捕获的感觉信息传递至大脑)。三是信息安全。实现脑机接口应用的过程中,对脑活动数据进行有效安全的管理并制定相关标准规范。

不过,脑机接口临床应用仍然面临不小的问题与挑战。

"包括大脑非常复杂、植入式电极有手术风险,隐私问题、伦理问题等等。"赵继宗指出,其一,大脑非常复杂。大脑有800~1000亿个神经元,每个神经元约10000个神经元间连接。分析脑机接口采集的数据非常困难:哪些信号有用,哪些信号没用,信号之间如何相互作用知之甚少。其二,植入式电极有手术风险;植入后的电极可能发生免疫反应或感染;电极周围形成神经胶质疤痕组织使神经信号衰减。其三,非侵入方式获取的脑电信号质量较差,容易受到外界干扰。其四、脑机接口安全性。如探测到一些伤害或对社会造成威胁的想法,是否该采取相应措施?其五、如何保护个人隐私等。

赵继宗表示,脑机接口应用还处在临床试验阶段,许多技术和伦理问题尚待解决。随着脑研究深入,未来脑机接口在医疗领域的应用前景广阔。脑机接口的发展需要加强"政、产、学、研、医"的通力合作,以及人才培养,共同推进脑机接口的健康快速发展。

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