脑机接口，正加速“接入”健康

　　【健康前沿】

　　脑机接口的技术爆发期正在到来。

　　前不久，首都医科大学宣武医院教授赵国光团队、清华大学医学院教授洪波团队共同宣布，全球首例植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗颈髓损伤引起的四肢截瘫患者行为能力取得突破性进展，患者通过大脑硬膜外芯片植入实现自主脑控喝水。

　　去年5月，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功。试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂，对推动脑科学领域研究具有重要意义，标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。

　　脑机接口技术并非一项新技术。1973年，美国加州大学雅克·维达尔发表的一篇文章中首次提出“脑机接口(BCI)”概念，距今已走过50多年。医学健康领域，则是脑机接口技术最大的应用市场之一，因为脑机接口技术开启了一条非常规大脑信息输出通路，帮助运动功能障碍患者，如脑卒中、渐冻症等与外部设备交互，从而提升生活质量。

　　未来，利用脑机接口技术还能获取大脑功能区的信息并进行分析，这些都将有助于神经精神系统疾病诊断、筛查、监护、治疗与康复等工作……

　　1、大脑和机器连接，记录、解码、控制、反馈

　　脑机接口，是指在人或动物与外部设备间创建的直接连接通路，它不依赖于脑的正常输出通路，即我们的外周神经系统及肌肉组织，是脑-机的一种全新的通信和控制技术。据中国科学院院士、首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师赵继宗介绍，脑机接口最早要追溯到1924年，当时的德国精神科医生汉斯·贝格发现了人类脑电，这实际上就是目前脑机接口的基础。1969年，德裔美国神经学家埃伯哈德·费兹用猴子进行了脑机接口的动物实验，融易新媒体消息，此后科学家尝试通过解码大脑电信号准确控制外部设备，脑机接口迈入科学论证阶段。

　　基本上所有的脑机接口系统都包含记录、解码、控制和反馈四个阶段。

　　“记录”是脑机接口的第一阶段。

　　“想要理解脑机接口的原理，我们首先要明确，人类的所有思维、行为、意识归根到底都是脑内神经细胞的电活动，我们试着记录单个神经细胞动作电位的发放特点，或者收集多个脑区域的群体神经细胞的活动特点，来理解不同脑区域在不同思维或行为下的电活动。”北京脑科学与类脑研究所联合所长罗敏敏介绍，任何可以体现脑内神经细胞活动的方法，都可以包括在记录这个第一阶段。

　　“脑机接口的第二阶段是解码。就是根据你记录到的神经细胞电活动来试着理解这些活动到底对应着什么事情，比如通过记录到的电信号反推一个人的手是想往前动还是往后动。”罗敏敏说。

　　当解码成功后，就来到了第三阶段——控制。

　　“比如控制一个机械手的过程，就是记录思维变化引起的神经细胞电活动，解码后把信息传输给机械手并控制其运动。”罗敏敏告诉记者，第四个阶段就到了反馈，包括人看到机械臂动了的视觉反馈，用多大劲儿才能不捏碎杯子的触觉反馈等。

　　脑机接口，大脑和机器的连接方式是关键。

　　据介绍，目前脑机接口的连接方式主要是侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口就是通过开颅手术的方式将能够接收信号的电极植入脑中，但电极长期放在脑子里，旁边会出现炎症，信号也会越来越差。而非侵入式脑机接口就是戴着一个脑电帽，脑电帽里面有大量的信号采集器，并不伤害大脑，但获取的脑电信号容易受到外界干扰。

　　2、自诞生以来，就与医疗健康领域紧密结合

　　“1978年，美国的威廉·多贝尔为一个盲人的视觉皮层植入了68个电极的阵列，成功制造了光幻视。1998年，埃默里大学的神经外科医生菲利普·肯尼迪和罗伊·巴凯为病人植入运动神经假体，实现了病人对电脑光标的控制。同年，布朗大学约翰·多诺霍团队通过脑部手术把电极直接插在皮层，和主机连接，使人脑能对其他设备进行远程控制。”赵继宗介绍。

　　21世纪以来，脑机接口技术在医疗领域不断取得成果——2012年在巴西世界杯上，截肢残疾者凭借脑机接口和机械外骨骼为第一场比赛开球；2016年，我国神舟十一号飞船上进行了太空脑-机交互实验；2020年，美国研究人员通过脑机接口使一位28岁的截瘫病人不仅恢复了手的运动，还恢复了手的触觉……

　　“目前脑机接口技术在临床的应用，可以概括为以脑功能评估为目的的脑机交互检测，以解码交流与设备控制为目的的脑机接口应用，以功能重塑康复为目的的脑机训练反馈，以及以脑网络环路干预为目的的脑机融合神经调控等4个方面。”首都医科大学附属北京天坛医院意识障碍外科主任医师、脑机接口转化研究中心执行副主任杨艺介绍。但脑机接口在研究探索和临床应用之间还存在着很大的鸿沟，需要临床医生付诸努力。