全球首例，不開顱讓猴子“意念”取食

　　一只猴子動動腦，

　　用“意念”就能控制機械臂，

　　將食物送到嘴邊……

　　猴子通過“意念”吃到食物 段峰團隊提供

　　今年5月上旬，一場非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功，這是全球首例同類型試驗。 業(yè)界認為，它標志著我國腦機接口技術躋身國際領先行列。???

　　此次試驗由南開大學段峰教授團隊牽頭，與中國人民解放軍總醫(yī)院（301醫(yī)院）、上海心瑋醫(yī)療科技股份有限公司聯(lián)合完成，突破了血管內(nèi)腦電信號采集、介入式腦電信號識別等腦機接口核心技術。

　　近日，潮新聞記者采訪到段峰教授，解讀背后的故事。

　　研發(fā)新型腦機接口

　　微創(chuàng)即可采集腦電信號

　　雙手被綁住的猴子，想吃食物時大腦會產(chǎn)生伸手取食的“沖動”，于是產(chǎn)生“意念”操縱機械臂運動，成功把食物送到了自己嘴里。

　　今年5月上旬，借助介入式腦機接口技術，南開大學段峰教授領銜的團隊成功完成了上述試驗。這是全球首例非人靈長類動物“介入式腦機接口試驗”。

　　所謂腦機接口，就是大腦能用“意念”控制的外部設備。 傳統(tǒng)腦機接口分為侵入式和非侵入式兩種。侵入式設備需要開顱將傳感器植入大腦皮層；非侵入式則一般采用頭外穿戴設備采集信號。

　　與之不同，介入式腦機接口采集信號時并非無創(chuàng)，但不需要開顱，而是通過微創(chuàng)進行。

　　團隊研發(fā)出搭載了傳感器的血管支架，以此作為信號采集器。此次試驗中，需要在試驗動物，也就是猴子的頸靜脈刺個小口，通過細如發(fā)絲的靜脈導管，將裝有傳感器的支架送入位于大腦皮層的血管。

　　當導管被移除時，血管支架會在血管壁內(nèi)擴張，傳感器貼近血管內(nèi)壁，從而采集腦電信號。信號經(jīng)過外部電腦的解析，又變成控制命令發(fā)送給機械臂，操縱機械臂運動。

　　“在腦血管中放置支架已經(jīng)較為成熟的手術，可以用于治療腦血栓、腦梗塞等疾病，將其應用于腦機接口，損傷小，容易操作?！倍畏灞硎尽?/p>

　　本輪試驗從2020年開始做準備。去年6月，段峰團隊以羊為試驗對象，完成了國內(nèi)首例介入式腦機接口動物試驗，驗證了自研傳感器的有效性、安全性。

　　剛剛完成的試驗，則驗證了“介入式腦電信號解析”這一新技術的成效，通過猴子用“意念”控制機械臂遞送食物到自己嘴里，實現(xiàn)了主動意圖識別對機械臂的控制。

　　試驗團隊合影 段峰團隊供圖

　　腦接口誕生數(shù)十年

　　團隊成果兼顧信號與安全

　　人類一直在試圖揭開大腦之謎。

　　成人大腦皮層中約有140億個神經(jīng)細胞，又稱為神經(jīng)元，它們互相連接，控制著人類的思考、運動。當神經(jīng)元活動時會產(chǎn)生電信號，也就是腦電波。

　　早在上世紀20年代，科學家們就發(fā)現(xiàn)了腦電波的存在，并開始研究運動與神經(jīng)元放電關系。以此為基礎，腦機接口概念誕生，其目標就是讀取并利用大腦神經(jīng)元的電信號。

　　換句話說，人類對腦機接口的研究已達數(shù)十年。 2000年以后，相關技術進展迅速。

　　美國布朗大學研究人員曾開發(fā)過一個腦機接口系統(tǒng)BrainGate。2012年，相關研究使一個癱瘓的女士在試驗中，通過侵入式腦機接口系統(tǒng)控制機械臂，將一杯咖啡送到了自己嘴前。

　　真正激發(fā)公眾好奇與熱情的是2021年4月，埃隆·馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink鉆透猴子顱骨，將一枚極小的電極植入猴子大腦，讓一只猴子利用“意念”，玩起了電腦乒乓游戲。

　　在國內(nèi)，1999年清華大學就已經(jīng)發(fā)表過腦機接口相關論文。2014年，段峰團隊完成過“腦控汽車”的試驗，通過頭戴式設備采集腦電信號，讓試驗者意念“發(fā)號施令”，控制汽車行進，“但腦電信號長期穩(wěn)定性差。”段峰說。

　　2020年，浙江大學團隊也成功完成國內(nèi)首例侵入式腦機接口臨床轉(zhuǎn)化。團隊給一位72歲的高位截癱大伯植入裝置，使他能通過“意念”控制機械手臂，患者需要開顱佩戴設備……

　　與此前試驗相比，段峰更希望找到一個識別腦電信號準確、但傷害性又小的方式。最終，他選擇與神經(jīng)介入器械公司心瑋醫(yī)療聯(lián)手，采用血管支架方式，共同研發(fā)介入式腦機接口。

　　腦機接口發(fā)展歷程 段峰團隊供圖

　　醫(yī)療健康成腦機接口應用主場景

　　離普適性產(chǎn)品有多遠？

　　大多數(shù)人對腦機接口的印象來源于科幻作品，《黑客帝國》里它將人類控制在“矩陣”中，《阿凡達》里它讓杰克擺脫輪椅，《頭號玩家》里它連通游戲與現(xiàn)實世界……

　　現(xiàn)實世界里，腦機接口在試驗中也實現(xiàn)了“隔空取物”“隔空游戲”，除此之外，腦機接口還能帶來什么？

　　段峰認為，目前，醫(yī)療健康將是腦機接口應用的主要場景，比如腦卒中、抑郁癥、阿爾茲海默癥等，這其中介入式腦機接口憑借不開顱、信號質(zhì)量好，又有更好的適用場景， “比如，腦卒中患者接受救治后，可以使用介入式腦機接口進行主動意識的康復訓練。”

　　然而真正實現(xiàn)，還有很長的路要走。目前，腦機接口是國內(nèi)外競逐的科技熱點。在國外，多家企業(yè)完成腦機接口動物試驗，其中包括Neuralink、BrainCo和Synchron等，然而還未誕生一款普適性產(chǎn)品。

　　備受關注的Neuralink在通過開顱植入電極，讓猴子完成“意念”玩乒乓球游戲等試驗后，被曝23個試驗猴中過半已死亡，公司也因涉及違反《動物福利法》被調(diào)查。

　　在介入式腦機接口領域，段峰表示，接下來，團隊將朝著開展人體試驗方向努力，希望未來產(chǎn)品最終逐漸下沉，讓普通患者可以受益于此。

　　不過，從動物到人體，難度逐級增加。據(jù)介紹，目前，前兩個階段完成試驗的動物都狀態(tài)良好，后續(xù)團隊還需要繼續(xù)監(jiān)測試驗羊和試驗猴的各項生理指標，以更好評價試驗的有效性和安全性。

　　“在臨床上，我們沒有先例，要將技術到臨床，可能還需要走較長的一段路?！倍畏灞硎荆@涉及政策支持、資金支持、法律法規(guī)建設等一系列配套建設，同時，還要推進倫理審批工作，最終何時應用于人體，時間上還無法確定。

　?。▉碓矗撼毙侣?nbsp;| 作者 曾楊希）