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明天,我们能实现“意念控制”吗

2020-09-21 17:25:19 来源:健康报

  □浙江大学医学院附属第二医院神经外科 蒋鸿杰 张建民

  近日,马斯克的脑机接口公司Neuralink举行发布会,展示了一段在活体小猪脑中植入Neuralink的场景。同步的脑电记录显示,三只小猪在植入Neuralink后行动自主,它们大脑里的脑电活动则被实时高效地记录下来。

  这在以往只可能出现在科幻电影中的一幕,如今却真的活生生地展现在世人眼前。

  马斯克的这一被称为“黑科技”的发布会,直指当今脑科学最前沿的主题——脑机接口技术。这不禁令我们憧憬:明天,我也能实现“意念控制”吗?

  电影大片中场景成为现实

  所谓“意念控制”,其实就是指通过一些有创或无创的方法,在我们大脑与外部设备之间桥接一条信号通道,让大脑中的想法直接转换为对外部设备的精准控制,而这一整套的技术就是“脑机接口技术”。就像《阿凡达》、《黑客帝国》等一些科幻电影中描述的,我们能真正实现大脑对外部世界的控制。

  此外,Neuralink的另一项技术就是它植入这些电极的方法——自动手术植入系统。它可以将电极一根根“穿针引线”,像缝纫机一样地刺入大脑中。由于这种电极非常纤细,植入过程又极为迅速,对大脑的损伤也比较小。日前这次发布会上的成果,其实就是对这两大重要技术开展了动物试验,接下来还要进入临床应用的试验与评估。

  脑机接口早已在身边

  既然现在马斯克脑机接口公司已经做出了相关的设备,脑机接口时代是否真的已经到来了呢?

  其实,脑机接口技术一直存在于我们的生活中。最早、最成熟的脑机接口就是我们大家都很熟悉的人工耳蜗,这就是一种将大脑负责听觉的神经细胞与外部世界桥接的脑机接口。

  脑机接口技术最早可以追溯至20世纪60年代,当时主要是相关的基础理论及实验室研究,至20世纪90年代的初步工程技术研发,再到21世纪以来技术壁垒的突破及飞速发展,最后才是近10年来多项临床转化应用的实现。

  脑机接口发展过程的一个重要特点是理论研究与技术研发交互推进,这也是脑机接口领域本身多学科交叉这一重要特性所决定的,其发展需要建立在神经科学、临床医学、医学工程学、医学信息学等多个学科创新与合作的基础之上。

  瘫痪后可重新控制四肢

  脑机接口技术又可细分为有创与无创两大类,前者虽然有一定手术创伤性及可能的手术并发症,但其采集到的脑电信号在信号质量、稳定性等方面都远远优于无创脑机接口。

  植入式脑机接口的临床研究也在近十余年突飞猛进:2006年美国Cyberkintics公司开发的BrainGate TM获得了美国FDA的认证;布朗大学的Donoghue教授在完成大鼠、猴子等动物试验之后,先后成功在6名高位瘫痪的患者身上进行了临床研究,患者在经过规范化训练后可以用运动皮层脑信号控制并移动屏幕上的光标或简单地控制假肢;2012年,Hochberg等人在两名高位截瘫患者中成功实现了脑电信号控制机械臂完成伸手-抓握动作;2013年1月,匹兹堡大学Andrew Schwartz教授团队在著名医学杂志《Lancet》发表研究成果,证实高位截瘫患者利用其运动皮层的脑电信号可以流畅的控制多自由度的机械手完成负责的运动。

  虽然起步略晚,但可喜的是,我国浙江大学脑机接口团队(浙大二院医疗团队与浙大求是高等研究院工程团队)近期已在一例颈髓高位截瘫患者中实现了国内首例“意念”控制机械手臂三维运动临床研究。该患者目前可以借助植入大脑的Utah电极及相关计算机控制系统,直接用自身大脑的“意念”控制外部机械手与机械臂,完成包括喝水、进食、握手等在内的一系列生活基本动作。

  值得一提的是,这也是目前全球范围内年龄最大(72岁)的脑机接口患者。该患者借助脑机接口技术获得了对自己业已瘫痪四肢的运动功能重建,同时也利用这一前沿技术改善了日常生活质量,可以更有效地与外界沟通。现在距离当时手术已满整一年,脑机接口信号质量优良,患者对外部机械手术的控制精准度也无明显减弱。

  未来会更贴近生活与健康

  在未来,脑机接口技术会越来越贴近我们的生活与健康吗?答案是肯定的!可期的!

  脑机接口技术在医疗健康领域主要有三大应用前景:第一是康复医学领域,面向的是中重度神经功能损伤患者。第二是神经功能重建领域,面向的是重度神经功能障碍患者,如高位截瘫、渐冻症、失语症等。第三是复杂疾病的诊治技术创新,让诊断与治疗过程变得更加人性化、智能化。这一领域已有诸如治疗难治性癫痫的反应性电刺激、治疗帕金森氏病的闭环式脑深部电刺激等技术进入临床。

  当然,除了医疗健康,未来脑机接口技术还将对我们日常生活产生重要影响。其中比较常见的一种类型应用就是诸如脑控游戏或全景感控等类型的个人生活娱乐产品;而另一种类型应用是将脑机接口理念或者类脑技术应用于大众的生产生活中,在诸如智能化工厂、智能城市建设等方面有更广阔的发展空间。

  明天,或许就在明天,你真的能借助脑机接口实现“意念控制”!

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