脑机接口,正加速“接入”健康(2)
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。
在肢体瘫痪临床治疗方面,“2020年1月,浙江大学医学院附属第二医院教授张建民团队通过手术,给一位72岁的高位截瘫病人脑中植入电极,完成了控制机械臂和机械手等动作,这与国际上的脑机接口技术是同步的。”赵继宗介绍,目前首都医科大学附属北京天坛医院主任医师韩小弟团队正与北京大学教授李志宏合作,希望将脑机接口和脊髓电刺激相结合,帮助四肢瘫病人完成行走动作。首都医科大学附属北京天坛医院教授贾旺团队与洪波团队合作的微创无线脑机接口成功植入和首次意念控制光标,有望为高位截瘫、肌萎缩侧索硬化等神经功能障碍患者提供全新的康复治疗方向,帮助患者恢复生理功能。
在意识障碍治疗方面,杨艺告诉记者,目前已运用多模态检测、神经调控、脑机接口等技术实现了意识评估、意识改善和意识的输出。
在意念打字方面,脑机接口可以帮助中风、肌萎缩侧索硬化症等失语病人进行表达。2019年,清华大学高小榕教授团队协助患病12年的渐冻人借助脑机接口打字系统,用意念控制机器打出现代诗句。“首都医科大学附属北京天坛医院教授王伊龙团队针对汉字的结构特点,开发书写运动轨迹解码技术,为汉字的意念性打字提供基础。”赵继宗说。
在功能性脑疾病治疗方面,脑深部电刺激术(DBS)作为一种基于脑机接口的神经调控技术,是国际公认的帕金森病中晚期治疗的有效疗法,在全国都有广泛的应用。2022年3月,首都医科大学宣武医院教授赵国光、单永治团队成功为一例难治性癫痫患者施行闭环反应性神经刺激系统注册试验植入手术,闭环反应性神经刺激系统是脑机接口在临床领域的重要应用。
此外,2020年脑科学实验室落户上海华山医院,探索运用脑机接口技术对睡眠障碍病人进行治疗。同年,瑞金医院成立脑机接口及神经调控中心,开展脑机接口技术与抑郁治疗的研究。
3、大规模记录和准确解码编码任重道远
虽然应用前景良好,但目前脑机接口还没有形成大众化、市场化的产品,更多停留在临床试验阶段。
脑机接口技术需要多个领域的技术突破。“这是一个典型的‘木桶理论’,脑机接口的任何一项相关技术被卡住了,整个产品在实际应用中就会碰到困难,这就要求脑科学、临床医学与新型电极、芯片相关的工程学的共同进步。”罗敏敏说。