讓癱瘓者行走、讓失語(yǔ)者“說(shuō)話” 腦機(jī)接口離臨床有多遠(yuǎn)

您是否幻想過(guò)，僅僅通過(guò)大腦里的一個(gè)念頭，就能控制周?chē)脑O(shè)備？近年來(lái)，隨著人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、傳感器等技術(shù)提升，“腦機(jī)接口”這項(xiàng)聽(tīng)起來(lái)很科幻的技術(shù)，也逐步走進(jìn)我們的生活。

12日，國(guó)家醫(yī)保局發(fā)布《神經(jīng)系統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南》，其中專(zhuān)門(mén)為腦機(jī)接口新技術(shù)價(jià)格單獨(dú)立項(xiàng)，設(shè)立了“侵入式腦機(jī)接口植入費(fèi)”“侵入式腦機(jī)接口取出費(fèi)”等價(jià)格項(xiàng)目，各地對(duì)接落實(shí)立項(xiàng)指南后，腦機(jī)接口醫(yī)療收費(fèi)將有規(guī)可依。這意味著，一旦腦機(jī)接口技術(shù)成熟，快速進(jìn)入臨床應(yīng)用的服務(wù)收費(fèi)路徑已經(jīng)鋪好。

到底什么是“腦機(jī)接口”？大腦與機(jī)器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域如何對(duì)話？腦脊(jǐ)接口和腦機(jī)(jī)接口，一字之差，對(duì)患者來(lái)說(shuō)有何不同？當(dāng)前腦機(jī)接口還有哪些難點(diǎn)需突破？一起了解↓

什么是腦機(jī)接口？

腦機(jī)接口是在大腦與外部設(shè)備之間建立直接連接的通路。大腦在思維活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生腦電波，腦機(jī)接口則通過(guò)識(shí)別腦電波特征直接讀取大腦意圖，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器或外部環(huán)境之間的交互聯(lián)通，創(chuàng)造讓癱瘓者行走、讓失語(yǔ)者“說(shuō)話”、讓盲人“復(fù)明”等奇跡。

腦機(jī)接口技術(shù)主要分為非侵入式和侵入式兩類(lèi)，其中，非侵入式腦機(jī)接口是在頭皮表面使用電極、傳感器等設(shè)備，獲取大腦活動(dòng)信息。雖然獲取信號(hào)的質(zhì)量水平相對(duì)較低，但具有易操作、安全性高等特點(diǎn)。此次國(guó)家醫(yī)保局立項(xiàng)指南新增非侵入式腦機(jī)接口適配費(fèi)項(xiàng)目，就是為臨床使用此類(lèi)技術(shù)時(shí)，需要不斷調(diào)試設(shè)備的服務(wù)項(xiàng)目而設(shè)。

腦機(jī)接口——讓患者用意念控制機(jī)械臂

近年來(lái)，隨著腦機(jī)接口技術(shù)的不斷發(fā)展，讓癱瘓者行走、失語(yǔ)者“開(kāi)口說(shuō)話”、通過(guò)“意念”指揮機(jī)械，頻頻出現(xiàn)在大家的視野里。

在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院，一位77歲的高位截癱患者通過(guò)腦中想象，一旁的機(jī)器臂在白板上寫(xiě)出“浙江大學(xué)”四個(gè)字。5年前，專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)在患者腦中植入兩塊4毫米大小的芯片，通過(guò)微小電流讓腦細(xì)胞與計(jì)算機(jī)互動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂，實(shí)現(xiàn)“腦控”寫(xiě)字，與正常人的書(shū)寫(xiě)反應(yīng)僅相差0.2秒。目前，100個(gè)常用漢字中，患者“腦控”書(shū)寫(xiě)的正確率達(dá)到96%。

在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院，截癱患者小白實(shí)施無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)接口植入手術(shù)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月康復(fù)訓(xùn)練，患者成功實(shí)現(xiàn)意念控制光標(biāo)移動(dòng)。

在首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院，四肢癱瘓14年的楊先生植入無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)植入手術(shù)后，不僅能用意念操控外骨骼手套完成抓握動(dòng)作，甚至可以獨(dú)立拿起水瓶喝水，這意味著腦控技術(shù)已從基礎(chǔ)功能復(fù)健邁向復(fù)雜動(dòng)作控制。

腦脊接口——讓截癱患者恢復(fù)行走

除了腦機(jī)接口，還有一種腦脊接口，一字之差有何不同？脊髓損傷導(dǎo)致的癱瘓在醫(yī)學(xué)界一直被視為“不治之癥”。作為腦機(jī)接口概念的延伸，腦脊接口將為全球2000萬(wàn)脊髓損傷患者帶來(lái)重新行走的希望。在腦部和脊髓植入電極芯片，在大腦與脊髓間搭建一條“神經(jīng)橋”，患者就可以恢復(fù)下肢站立及行走。

兩者的區(qū)別在于，腦脊接口植入無(wú)需連接外部設(shè)備，其將多臺(tái)設(shè)備集合為一臺(tái)腦部植入式微型設(shè)備，可以在降低手術(shù)創(chuàng)傷的同時(shí)，提高腦電信號(hào)采集的穩(wěn)定性和效率。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院團(tuán)隊(duì)完成全球首批第4例手術(shù)，該技術(shù)幫助高空墜落導(dǎo)致截癱的小周，在術(shù)后第一天就自主完成抬腿動(dòng)作。

復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年研發(fā)的腦脊接口系統(tǒng)，是將兩個(gè)直徑1毫米左右的電極芯片植入腦部運(yùn)動(dòng)腦區(qū)、1根電極植入脊髓，手術(shù)可以在4小時(shí)左右完成。通過(guò)在大腦與脊髓間搭建“神經(jīng)橋”，患者想抬腿時(shí)，腦部芯片立刻捕捉信號(hào)，腰部芯片精準(zhǔn)刺激對(duì)應(yīng)神經(jīng)，讓雙腿動(dòng)起來(lái)，使截癱患者可以自主控制下肢行走。

此外，科研團(tuán)隊(duì)將通過(guò)采集患者步態(tài)、腦電及肌電數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化AI算法模型，并針對(duì)輕癥患者研發(fā)穿戴式設(shè)備。

腦機(jī)接口技術(shù)未來(lái)應(yīng)用

難點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)并存

專(zhuān)家介紹，大腦有800億到1000億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元又與上萬(wàn)個(gè)其他神經(jīng)元連接，人們對(duì)大腦的認(rèn)知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。現(xiàn)在最頂尖的電生理技術(shù)一次也只能記錄1000個(gè)神經(jīng)元，大規(guī)模記錄和準(zhǔn)確解碼編碼任重道遠(yuǎn)。另外，侵入式腦機(jī)接口對(duì)大腦的損傷不容忽視，植入電極需開(kāi)顱手術(shù)，電極在腦中時(shí)間長(zhǎng)了有感染風(fēng)險(xiǎn)。為保障患者安全，腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)列入醫(yī)療技術(shù)清單。

當(dāng)腦電波被讀取、記錄，人的思維處于全面暴露的風(fēng)險(xiǎn)之中，隱私安全愈加凸顯。腦機(jī)接口技術(shù)可以改變大腦的活動(dòng)模式，可能影響我們的性格、決策甚至身份認(rèn)同。專(zhuān)家建議，接受腦機(jī)接口技術(shù)臨床試驗(yàn)的患者，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的倫理審查。在技術(shù)普遍應(yīng)用之前，相關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)腦機(jī)接口可能涉及的神經(jīng)數(shù)據(jù)和精神隱私等問(wèn)題，制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法律規(guī)范和倫理原則。