腦機接口這一曾經(jīng)出現(xiàn)在科幻電影中的“意念控制術(shù)”，如今正從夢想照進現(xiàn)實。記者從中國科學(xué)院獲悉：近日，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院及相關(guān)企業(yè)，成功開展了我國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗。該成果標志著我國成為繼美國之后，全球第二個將侵入式腦機接口技術(shù)推進到臨床試驗階段的國家。
受試者是一位因高壓電事故導(dǎo)致四肢截肢的男性。今年3月，兩根僅有頭發(fā)絲百分之一粗細的柔性電極通過微創(chuàng)手術(shù)埋入了他的大腦皮層，連接到一枚硬幣大小、鑲嵌于顱骨的植入體上。通過這個系統(tǒng)，采集到的大腦信號會以無線的方式傳輸給外部設(shè)備，并解碼成計算機能夠理解的操作意圖。
“目前，受試者術(shù)后未出現(xiàn)感染和電極失效的情況。”腦智卓越中心研究員趙鄭拓告訴記者，經(jīng)過2周至3周的訓(xùn)練，受試者已能用“意念”操控電腦下象棋、玩賽車游戲。
根據(jù)設(shè)備與大腦組織的接觸程度，腦機接口通常分為侵入式、半侵入式和非侵入式三類，其中侵入式采集信號質(zhì)量最好，難度也最大。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明說，全球腦機接口的研究已開展近30年，其中一類就是把電極插入病患大腦的某個區(qū)域進行治療。此前，科研人員一直未能很好地解決腦機接口設(shè)備微小化、系統(tǒng)化、無線化的問題，患者頭上常常要套一個笨重的大“鋼盔”，才能實現(xiàn)大腦與外界的連通，通過“鋼盔”采集、讀取腦神經(jīng)信號來控制外部設(shè)備。
不僅僅是“傻大粗”的問題，以往硬質(zhì)材料的電極植入后，還可能對腦組織造成損傷。趙鄭拓介紹，瞄準這些痛點，團隊研制及生產(chǎn)的神經(jīng)電極，讓腦細胞幾乎“意識”不到旁邊有異物，可有效降低對腦組織的損傷。而且，它還具備高密度、大范圍、高通量、長時間的信號采集能力。目前，該超柔性神經(jīng)電極已相繼完成在嚙齒類、非人靈長類和人腦中長期植入與穩(wěn)定記錄驗證，這為植入式腦機接口前端電極組織相容性差和信道帶寬窄等問題提供了更好的解決方案。
精準定位和植入也是整個手術(shù)成功的關(guān)鍵。“高精度的電極植入可以為后續(xù)的信號采集和解碼奠定重要基礎(chǔ)。”華山醫(yī)院神經(jīng)外科副主任醫(yī)師路俊鋒介紹，在為受試者進行手術(shù)前，他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以確保植入位置的精確性。整個手術(shù)過程精確到毫米級別，最大限度地保證了安全性和有效性。
“未來，隨著該侵入式系統(tǒng)腦機接口系統(tǒng)獲批注冊上市，完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者群體的生存質(zhì)量有望得到顯著改善。”趙鄭拓表示，下一步項目團隊會嘗試讓受試者使用機械臂，以及控制復(fù)雜物理外部設(shè)備，拓展其生活邊界。
編輯：金艷
責任編輯：余鳳
編審：喻佳
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