脑机接口 未来加速“植入”现实

电影《阿凡达》中，主角可以通过脑机接口技术展开一场跨星球的对话与探险，这让科幻迷们为之向往。

12月6日至7日，由天桥脑科学研究院（TCCI）与BCI协会联合主办的国际脑机接口大会在上海召开。这一国际顶级学术会议在创办25年后首次落户亚洲。会场外，一只科技感与未来感十足的智能仿生手，吸睛无数，仿佛在告诉人们：脑机接口，已从实验室走进现实。

脑机接口，目前发展状况究竟如何，又有哪些前沿进展？记者从这场吸引了400余位全球科学家、临床医生和产业界人士的大会上，找寻答案。

生命与器件的有机融合

众所周知，大脑好比人体“指挥所”，对身体的感觉运动和反射活动起到控制作用。

脑机接口是在人或动物大脑与外部设备之间创建直接连接，实现脑与设备的信息交换。科学家解释，其作用机制是绕过外周神经和肌肉，直接在大脑与外部设备之间建立全新的通信与控制通道，通过捕捉大脑信号并将其转换为电信号，实现信息的传输和控制。

大会演讲环节介绍，20世纪50年代，研究人员就开始使用脑电图记录人脑的电活动；1960年，研究人员发现人脑的某些活动可以通过EEG信号直接控制——这，便是脑机接口技术的雏形。然而，由于彼时技术限制，脑电信号的采集和处理都非常困难，导致研究进展缓慢。近年来，随着人工智能技术飞速发展，脑机接口技术插上了AI的翅膀，开创了新纪元。

“根据是否需要侵入到人体内部，脑机接口可以分为侵入式和非侵入式两种类型。”中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人陶虎表示。长期以来，他专注将我国传统材料——蚕丝应用于脑电极的植入，只要打一个不到1毫米的微孔就可以顺利植入。

“显而易见，侵入式对大脑有伤害，所植入的东西越小、越软，伤害就越小。”陶虎告诉记者，大洋彼岸，马斯克选择了类似“打毛线”的方法，用机器人通过钢针植入柔性电极，而后将钢针退出，这样操作的得失也很明了：钢针强度很大，需要细致规划线路——无异于一场开颅手术。而蚕丝蛋白从蚕丝中提取而成，将它包裹在柔性电极后，它的硬度会远小于血管，其优势在于伤口只需比电极大一点点就能完成植入。

“信号的物理本质决定了，脑机接口越接近大脑，采集到的信号质量就越好，调控大脑的精度就越高，但这也可能带来更大的损伤。”陶虎解释，因此科学家要克制自己“炫技”，做好对现有场景与病症的支持——这对于患者个体，乃至整个产业发展都至关重要。

那么，就技术路径而言，侵入式还是非侵入式，哪个路径更优？大会上，这个问题讨论热烈，不过大家给出的答案是：没有“标准答案”。陶虎的观点颇具代表性：“脑机接口有不同的技术方向，我觉得没有哪条技术方向一定代表未来，技术选择应该是开放的。”

临床与健康的广阔天地

毫无疑问，医疗是当前脑机接口最直接、最主要的应用领域。可以说，最早的脑机接口便是伴随着医学的困扰而诞生的。

就在一个月前，博睿康医疗科技（上海）有限公司与清华大学生物医学工程学院洪波教授团队合作开发的脑机接口产品在华山医院顺利完成全国第三例、上海第一例临床试验植入手术。

国际脑机接口大会上，复旦大学附属华山医院院长毛颖首次披露了患者的恢复情况，他直言，“效果比我们想象的还要好！”

在毛颖展示的视频中，38岁的董先生举起手，握住桌上的水杯，拿起并拧开瓶盖，喝水……这些再普通不过的操作，对于因车祸导致颈椎错位、已瘫痪4年的他来说，是巨大的进步了。

发生在董先生身上的奇迹，正是得益于脑机接口技术的飞速发展。当然，他右手佩戴的气囊手套，作为脑机接口的体外装置部分，亦是完成喝水动作的“功臣”。

“在这例手术中，我们首次使用了自主研发的‘在线时域空域脑功能定位系统’，只花了3.3分钟，就准确定位脑表面功能区域。”毛颖教授说，此次手术仅用时1小时40分钟，相较之前的两例手术，耗时大大缩减，“任何手术的过程都有从陌生到熟悉的阶段”。现在，董先生还在康复训练中，治疗团队坚信，随着不断训练，病人的功能会得到更好的恢复。

记者获悉，手术中使用的脑机接口产品在上海完成研发和型式检验，也是我国首款进入创新医疗器械特别审查程序的脑机接口产品。毛颖告诉记者，脑机接口在临床上的应用必须基于严格的伦理审核，至于将来这一技术能发展到哪个阶段，目前下结论还为时过早，“华山医院团队接下来依然会坚持谨慎的态度，手术的开展完全取决于技术的进步，也依托于医生对于神经疾病的更多认知。”

在国外，脑机接口技术的研究也如火如荼地开展。洛桑大学医院神经外科医生乔伊斯林·布洛赫团队在啮齿动物模型中，发现脊髓硬膜外电刺激调节特定神经元群活动机制，并由此设计出一套可用于人类的治疗模式，以恢复脊髓损伤或帕金森病患者的行走和上肢功能……

现状与未来的无限期待

在陶虎看来，上海发展脑机接口技术，天时地利人和。

“上海三大先导产业人工智能、集成电路、生物医药的交叉点就在脑机接口。”他说，“科研团队会用集成电路的方式做脑机接口，需要电极芯片、系统集成，也需要通过人工智能方法做大规模的脑电数据对接；同时脑机接口应用于临床，也就成为了生物医药的一部分。”

他透露，脑虎科技在临床256通道的数据采集技术已非常成熟，能对一些手部动作、意念控制外设等举动进行精细解码；语言功能编解码已覆盖中文全部418个音节及4个声调，能解读丧失语言能力患者的意图。

“此外，我们还为脑科学研究者提供基础研究工具，包括多通道柔性电极、高通量神经信号采集分析系统等。”陶虎补充道。

BCI协会主席玛丽斯卡告诉记者，过去，全球脑机接口研究社区的互动交流相对有限；近年来，亚洲脑机接口的高水平成果不断涌现，与申城研究人员的交流也日益频繁。

在毛颖院长看来，在推进脑机接口技术的过程中，已然实现了跨学科团队、产研医等创新生态链上的积极互动，“上海不仅有着极强的制造工业，在神经科学和计算数学方面也处于领先地位。如果把这些领域的科学家、工程师和医生整合起来，形成一个大的平台，会是一个非常大的优势”。

从全球科学家的交流中，记者可以感受到，脑机接口研究正迈入新阶段，我国在该领域的影响力与发展潜力也不断凸显。正如与会的中国科学院院士蒲慕明所言，“通过神经网络的重塑实现信息的高效传递，这不仅是揭示大脑功能的关键，也是开发新型治疗手段的重要途径”。

脑机接口方兴未艾。不少与会科学家纷纷表示，当前亟需资源的集中投入，也要避免在赛道初期的内卷与内耗。

据悉，上海持续深化脑机接口前沿技术创新与未来产业培育，聚焦侵入式、半侵入式赛道，重点推进脑机接口产品化、建设共性技术研发服务平台、推动临床试验与应用示范、健全产品标准与检测体系、培育产业生态。同时，支持非侵入式脑机接口产品进一步提升技术水平和应用规模。力争到2027年，脑机接口产品在国内率先实现临床应用，帮助瘫痪、失语、神经性疾病等患者极大改善生活质量，创新生态初步构建。 本报记者 郜阳