【ZiDongHua 之創(chuàng)新自科文收錄關鍵詞：腦機接口   人工智能   醫(yī)療器械 】
　　
　　中國腦機接口新突破！
　　
　　失語者能“開口說話”、癱瘓患者可通過“意念”指揮機械……近年來，隨著腦機接口技術不斷發(fā)展，一些以往只存在于科幻電影中的場景，頻頻出現(xiàn)在我們的視野中。
　　
　　近日，清華大學科研團隊公布了兩個案例，兩位高位截癱患者分別通過無線微創(chuàng)腦機接口實現(xiàn)了意念控制光標移動、意念控制手套外骨骼持握，其中一名患者四肢癱瘓14年來，第一次實現(xiàn)了“用手喝水”。
　　
　　本文轉載自微信公眾號“央視新聞”（ID：cctvnewscenter），原文首發(fā)于2024年3月2日，原標題為《中國腦機接口新突破！四肢癱瘓14年的患者實現(xiàn)用“意念”喝水》。
　　
　　1
　　
　　截癱患者通過意念
　　
　　控制光標移動和持握
　　
　　35歲的截癱患者小白，在去年12月接受了無線微創(chuàng)腦機接口植入手術，經過兩個多月康復訓練，目前他已經能夠實現(xiàn)意念控制光標移動。醫(yī)生介紹，通過腦機接口，可獲取大腦運動區(qū)的神經信號，再通過解碼體現(xiàn)患者的運動意圖，從而實現(xiàn)“意念控制活動”。
　　
　　
　　
　　另一名患者是四肢癱瘓長達14年的楊先生。他在去年10月接受了植入手術，這也是我國首例無線微創(chuàng)腦機植入手術。目前楊先生通過意念控制手套外骨骼，部分恢復了抓握功能，平均能在十秒內把水瓶或者物件拿到指定的位置。
 
　　
　　楊先生根據(jù)指令將水瓶放到指定位置
　　
　　不光如此，他還能自如地用腦信號來控制機械手，并在癱瘓后第一次拿起水瓶自己喝水。
　　
　　楊先生說：“你在想它（拿水瓶）的同時，就能攥上了。老幸福了，對提高生活質量有很大幫助。”楊先生妻子也對此十分驚喜，她期待隨著科技進步，楊先生可以自主完成更多日?；顒?。
　　
　　2
　　
　　意念控制動作
　　
　　究竟如何實現(xiàn)？
　　
　　專家介紹，在楊先生頭部植入的僅有硬幣大小的裝置集成了腦機接口處理器、無線通信和供電接口以及用來采集腦電波的電極。植入位置位于顱骨外側，只有電極進入顱骨內，貼在硬腦膜外。此外，這套系統(tǒng)還包括信息采集供電模塊、腦電波解碼翻譯模塊，以及氣動手套外骨骼等。
　　
　　
　　
　　病人體內外分別有一個線圈，外面的線圈既能夠隔著皮膚供應電，也能夠把病人大腦里的腦信號傳輸出來，實現(xiàn)了無線的供電和無線的通信，再用采集到的信號來指揮氣動手套外骨骼。
 
　　專家介紹，腦機接口分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類：
　　
　　非侵入式腦機接口通過頭皮采集腦電波，安全性最高，但信號質量低，功能有限；
　　
　　侵入式直接將電極植入大腦皮層，可獲得最高質量的神經信號，但對患者來說創(chuàng)傷大、風險高；
　　
　　清華大學開發(fā)的無線微創(chuàng)腦機接口為半侵入式，將電極植入患者大腦硬膜外，不破壞神經組織，可獲得較高信號強度和分辨率，同時降低了免疫反應和損傷神經細胞的風險。
　　
　　3
　　
　　腦機接口應用前景廣泛
　　
　　或可用于治療癲癇、認知障礙等
　　
　　當前世界主要國家都將未來視為“腦科學時代”，我國也在2017年啟動了中國“腦計劃”，其中腦機接口是重要組成部分。
　　
　　中國科學院院士，中國科學院腦智卓越中心學術主任蒲慕明介紹，目前腦機接口的應用主要是在醫(yī)學領域，全球科學家開展的腦機接口臨床試驗，多數(shù)是針對高位截癱患者的功能恢復。
　　
　　在此次臨床試驗中，除了讀取大腦運動皮層信息之外，聯(lián)合團隊還專門設計了對大腦感覺信息的記錄通道。“不僅運動皮層有記錄，它還有一個感覺區(qū)皮層的記錄，可記錄反饋信息。”
 
　　當大腦能夠接收到發(fā)出動作的反饋信息后，動作思維就形成了一個完整的信息回路，將大大提升腦機接口在神經醫(yī)學領域應用的效果。蒲慕明介紹：“比如說癲癇治療，在有效果之后就可以停止刺激，是閉環(huán)的系統(tǒng)。”
　　
　　接下來，團隊的目標是通過迭代開發(fā)打造一個通用的微創(chuàng)腦機接口平臺，用于癲癇、認知障礙等更多腦疾病的康復。
　　
　　延伸閱讀
　　
　　發(fā)展腦機接口，中國實力幾何
　　
　　記者 | 劉育英
　　
　　本文轉載自中國新聞網(wǎng)，原文首發(fā)于2024年2月28日，原標題為《（經濟觀察）發(fā)展腦機接口，中國實力幾何？》。
　　
　　近幾個月，埃隆·馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink(神經連接)公司和中國科研團隊相繼發(fā)布腦機接口試驗新突破，彰顯腦機接口這一技術正在從科幻走向現(xiàn)實。
　　
　　近日，記者專訪中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所副所長閔棟，了解中國如何布局腦機接口，以及腦機接口的現(xiàn)狀和未來。2023年9月，該所牽頭在人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新合作平臺成立腦機接口研究工作組。
　　
　　2023年10月24日，清華大學醫(yī)學院科研團隊與宣武醫(yī)院開展全球首次NEO(無線微創(chuàng)植入腦機接口)試驗取得成功。試驗中患者因車禍引起頸椎處脊髓完全性損傷，處于四肢癱瘓狀態(tài)已經14年。經過三個月的居家腦機接口康復訓練，患者可以通過腦電活動驅動氣動手套，實現(xiàn)自主喝水等腦控功能。
　　
　　今年1月30日，埃隆·馬斯克表示，首位植入該公司腦機接口設備的患者已經能夠通過大腦直接控制電腦鼠標。
　　
　　對于這兩起案例的技術水平，閔棟對中新社記者表示，按醫(yī)療器械的進展，目前兩個器械屬于同一階段，均在小規(guī)模臨床試驗階段。
　　
　　而技術路線又有不同。“馬斯克公司采用的是有創(chuàng)路線，電極侵入大腦皮層，采集的是單細胞放電，需要通道數(shù)更高，運動解碼可實現(xiàn)更高精度的控制。但長期被電極插進腦細胞引發(fā)膠質細胞的免疫反應，膠質細胞會包裹電極，導致信號變差、系統(tǒng)難以順暢工作，這是Neuralink面臨的臨床問題。”閔棟表示。
　　
　　中國科研團隊的微創(chuàng)腦機接口電極植入在硬腦膜外，不破壞血腦屏障，采集的是場電位信號，長期系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性更高一些，但解碼精度不如有創(chuàng)侵入式系統(tǒng)。
　　
　　腦機接口已成為全球科技前沿熱點之一。歐盟、美國、日本、韓國、澳大利亞等地區(qū)和國家推出了針對該技術的許多重大研發(fā)計劃和典型投資項目。
　　
　　閔棟介紹，近年來，腦機接口在電極、算法、芯片等方面都取得了重要進展，也包括進行科學試驗的結果。在應用方面，腦機接口可應用于醫(yī)療、娛樂、智能生活、教育、軍事等領域。其中醫(yī)療領域是腦機接口應用的主要陣地，占據(jù)約六成的市場份額。
　　
　　腦機接口與醫(yī)療的結合展現(xiàn)出廣闊的應用前景。研究機構Data Bridge Market Research(數(shù)據(jù)橋市場研究)數(shù)據(jù)顯示，2022年腦機接口市場規(guī)模為17.40億美元，預計到2030年將達到56.92億美元，期內年復合增長率為15.61%。
　　
　　2024年1月中國工信部等七部門對外發(fā)布《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，將腦機接口作為十大標志性產品之一。
　　
　　那么中國的實力處于什么水平？閔棟介紹，中國國內的腦機接口產品以非侵入式為主。從腦機接口的生態(tài)發(fā)展看，在各界努力下，中國正在形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業(yè)鏈。在腦機接口軟件研究方面，諸多研究機構在算法、范式等方面的研究水平已躋身國際一流的行列。
　　
　　通過對incoPat專利數(shù)據(jù)庫檢索，2013年—2022年醫(yī)學領域的腦機接口專利申請數(shù)量為1239件。其中，中國是專利公開數(shù)量最多的國家，為602件，高于美國(195件)、韓國(119件)等其他國家。
　　
　　“科研機構所使用的腦電采集設備絕大多數(shù)都是國外生產的產品，盡管近十年來國內的腦電儀器設備性能已有大幅度提高，但國內所生產的設備在科研儀器市場的占有率還非常有限。”閔棟說。
　　
　　發(fā)展腦機接口的挑戰(zhàn)還在于安全性、生物兼容性、個人隱私等。閔棟建議，攻克技術瓶頸，重點突破一批具有顯著臨床價值的產品，大力推進相關應用試點，同時增加對大眾科普腦機接口基本原理及相關知識，避免引起不必要的臆想、恐慌。