一問到底丨科幻照進現實 腦機介面如何守護生命?

2025年03月12日22:00:29 動漫 9306
 
 
 

您是否幻想過,僅僅通過大腦里的一個念頭,就能控制周圍的設備?近年來,隨著人工智慧、神經生物學、感測器等技術提升,「腦機介面」這項聽起來很科幻的技術,也逐步走進我們的生活。

今天,國家醫保局發布《神經系統醫療服務價格項目立項指南》,其中專門為腦機介面新技術價格單獨立項,設立了「侵入式腦機介面植入費」「侵入式腦機介面取出費」等價格項目,各地對接落實立項指南後,腦機介面醫療收費將有規可依。這意味著,一旦腦機介面技術成熟,快速進入臨床應用的服務收費路徑已經鋪好。

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到底什麼是「腦機介面」?

我們的大腦與機器在醫學領域如何對話?

腦脊介面和腦機介面,一字之差

對患者來說有何不同?

當前腦機介面還有哪些難點需突破?

一起進入今天的《一問到底》↓↓↓

什麼是腦機介面?
能實現哪些醫學奇蹟?

 
 

腦機介面,就是在大腦與外部設備之間建立直接連接的通路。大腦在思維活動時產生腦電波,腦機介面則通過識別腦電波特徵直接讀取大腦意圖,將其轉化為計算機指令,實現人與機器或外部環境之間的交互聯通,創造讓癱瘓者行走、讓失語者「說話」、讓盲人「復明」等奇蹟。

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腦機介面技術主要分為非侵入式侵入式兩類,其中,非侵入式腦機介面是在頭皮表面使用電極、感測器等設備,獲取大腦活動信息。雖然獲取信號的質量水平相對較低,但具有易操作、安全性高等特點。此次國家醫保局立項指南新增非侵入式腦機介面適配費項目,就是為臨床使用此類技術時,需要不斷調試設備的服務項目而設。

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今年2月,國家葯監局對腦機介面技術的醫療器械行業標準立項,助推採用腦機介面技術的醫療器械高質量發展。北京、上海也相繼發布支持腦機介面發展的相關五年規劃方案。

患者能用意念控制機械臂
腦機如何「對話」?

 
 
 
 

近年來,隨著腦機介面技術的不斷發展,讓癱瘓者行走、失語者「開口說話」、通過「意念」指揮機械,頻頻出現在我們的視野里。那麼我們的大腦與機器在醫學領域到底是如何開展「對話」的呢?

在浙江大學醫學院附屬第二醫院,一位77歲的高位截癱患者,躺在病床上,通過腦中想像,一旁的機器臂在白板上寫出「浙江大學」四個字。5年前,專家團隊在患者腦中植入兩塊4毫米大小的晶元,通過微小電流讓腦細胞與計算機互動,驅動機械手臂,實現「腦控」寫字,與正常人的書寫反應僅相差0.2秒。目前,100個常用漢字中,患者「腦控」書寫的正確率達到96%。

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浙大腦機調控臨床轉化研究中心神經疾病分中心主任 張建民:漢字的書寫比26個字母拼寫要難得多,半侵入式在腦電的汲取是最精準的,我們來攻克最難的解碼手指精細運動,外傷、中風、漸凍症的病人,他能夠來控制外部的機械設備,寫出他想要的字。

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在首都醫科大學附屬北京天壇醫院,截癱患者小白接受了無線微創腦機介面植入手術,經過兩個多月康復訓練,目前他已經能夠實現意念控制游標移動。

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在首都醫科大學宣武醫院,四肢癱瘓長達14年的患者楊先生接受無線微創腦機植入手術後,通過意念控制手套外骨骼,部分恢復了抓握功能。

清華大學生物醫學工程學院博士研究生 劉定坤:我們讓患者把水瓶拿到八個不同的位置,然後算一個時間來評估他使用腦機介面的情況。目前患者平均能夠在十秒鐘時間內,把水瓶或者是物件拿到指定的位置。

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試驗人員發現,楊先生不僅能夠通過腦控抓握,甚至還能夠拿起水瓶喝水,這意味著試驗的目標已基本達成。

讓截癱患者恢復行走
​​​​腦脊介面有何本領?

 
 
 
 

除了腦機介面,還有一種腦脊介面,一字之差,有啥不同呢?

脊髓損傷導致的癱瘓在醫學界一直被視為「不治之症」。作為腦機介面概念的延伸,腦脊介面將為全球2000萬脊髓損傷患者帶來了重新行走的希望。在腦部和脊髓植入電極晶元,在大腦與脊髓間搭建一條「神經橋」,患者就可以恢復下肢站立及行走。最近,復旦大學附屬華山醫院完成了這樣的一台手術,這也是全球首批第4例腦脊介面手術。

患者小周高空作業時墜落,導致脊髓損傷下半身癱瘓,喪失行動能力,輾轉來到復旦大學附屬華山醫院接受治療。醫生通過微創手術在他的腦部和腰部植入三枚米粒大小的晶元,像「搭橋」一樣重新連接斷開的神經。3月4日,在接受手術後的第1天,他就可以自己控制左右腿完成抬起的動作。

患者 小林:今天邁步我走得很順暢,我沒想到醫學發展得這麼快。

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復旦大學附屬中山醫院神經內科主任 丁晶:這項技術可以讓患者用他的腦子指控他的腿邁開步,對我們來說是一項非常重要的技術,因為這樣就能讓完全癱瘓的病人重新獲得行走的能力。

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作為腦機介面概念的延伸,腦脊介面與傳統意義上的腦機介面一樣,都需要解決大腦信號採集和解碼問題。區別在於,腦脊介面植入無需連接外部設備,其將多台設備集合為一台腦部植入式微型設備,可以在降低手術創傷的同時,提高腦電信號採集的穩定性和效率。

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復旦大學科研團隊歷時五年研發的腦脊介面系統,是將2個直徑1毫米左右的電極晶元植入腦部運動腦區、1根電極植入脊髓,手術可以在4小時左右完成。通過在大腦與脊髓間搭建「神經橋」,患者想抬腿時,腦部晶元立刻捕捉信號,腰部晶元精準刺激對應神經,讓雙腿動起來,使截癱患者可以自主控制下肢行走。

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復旦大學類腦智能科學與技術研究院腦脊介面實驗室 加福民:腦脊介面相當於在斷的路面,構建一個神經橋,把車輛可以通過神經橋傳輸到兩端,也就是這樣重新連接斷掉的神經兩端,通過重建神經連接恢復他的運動功能,再進一步帶動他的神經重塑,這也是一個閉環迭代的過程。

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據介紹,科研團隊將通過採集患者步態、腦電及肌電數據,持續優化ai演算法模型,並針對輕症患者研發穿戴式設備。

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復旦大學類腦智能科學與技術研究院腦脊介面實驗室 加福民:不斷迭代我們的腦脊介面技術,可以通過一段時間的腦脊康復,讓患者逐漸適應自己的神經,也就是說腦脊介面設備最終可以可逆性地取出來,也就是患者能用他自己的神經連接控制自己的肢體。

腦機介面應用
還有哪些難點需突破?

 
 

我們期待越來越成熟的腦機介面技術能夠改善健康,幫助人類突破自身局限。不過,這一技術的應用目前仍然有一些難點需要突破。

專家介紹,大腦有800億到1000億個神經元,每個神經元又與上萬個其他神經元連接,我們對大腦的認知還遠遠不夠。現在最頂尖的電生理技術一次也只能記錄1000個神經元,大規模記錄和準確解碼編碼任重道遠。另外,侵入式腦機介面對大腦的損傷不容忽視。植入電極需要開顱手術,電極在腦中時間長了有感染風險。為保障患者安全,腦機介面技術應列入醫療技術清單。

首都醫科大學醫學人文學院衛生法學系主任 李筱永:醫療技術分為三種,一種是禁止類,允許你研究,不允許推到治療階段臨床實踐階段。第二種是限制類,必須報衛健委。還有第三類是醫療機構自主管理類。不管是在禁止類還是限制類,目前的清單里是沒有腦機介面技術的,所以我覺得這個清單還是要有一個動態的更新機制。

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當腦電波被讀取、記錄,人的思維處於全面暴露的風險之中,隱私安全愈加凸顯。腦機介面技術可以改變大腦的活動模式,可能影響我們的性格、決策甚至身份認同。專家建議,接受腦機介面技術臨床試驗的患者,必須經過嚴格的倫理審查。在技術普遍應用之前,相關部門應對腦機介面可能涉及的神經數據和精神隱私等問題,制定相應的技術標準、法律規範和倫理原則。

(總台央視記者 楊陽 張萍 龍曉勤 王殿甲 成奕霖)

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