具备脑控能力，高位截瘫患者再就业

硬币大小的植入体 本报记者 陶磊 摄

赵郑拓与第二例侵入式脑机接口临床患者

本报记者 郜阳

因颈髓损伤而高位截瘫的中年人，仅凭意念，即可自如地操控智能轮椅在小区遛弯，指挥机器狗作为“身体延伸”取回外卖……这是近日中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓、李雪团队联合复旦大学附属华山医院及相关企业，开展的第二、三例侵入式脑机接口临床试验的成果。

“装了脑机之后，每天都会有些不一样。”第二例临床患者感叹。甚至，科研团队还为他找了份工作，他开始参与线上数据标注工作，有了收入。

患者意念与动作几乎同步

第二例临床患者张哥，在2022年因脊髓损伤导致高位截瘫，经过一年多的康复，情况没多大改善，仅剩头颈部可以活动；

今年6月，他植入了脑智卓越中心和合作企业联合开发的脑机接口系统。

几周后，变化发生了。

最初，他经过两三周的训练，实现了对电脑光标、平板电脑等电子设备的控制。科研团队捕捉到了他更深层的渴望：不仅仅是控制虚拟世界，更是要重新“触摸”和影响真实的物理世界。

为此，技术团队将应用场景从二维的电子屏幕拓展至三维的物理外设，智能轮椅和机器狗成为了新的控制对象。这不仅需要解码“向左”“向右”的简单意图，更需实现连续、稳定、低延迟的精准控制，以应对真实环境中复杂的路面状况和交互任务。

“我们开发了高压缩比、高保真的神经数据压缩技术，并创新性地融合了多种数据压缩方式。这套混合解码模型，即便在神经信号相对嘈杂的环境中，也能高效提取有效信息，将脑控性能整体提升了15%—20%。”脑智卓越中心研究员赵郑拓介绍。

“速度”也是至关重要的一项指标。人体自然神经环路的传导延迟在200毫秒左右，团队通过自定义通信协议，将脑机接口系统从信号采集到指令下发至外设的端到端延迟，压缩到了100毫秒以内，甚至低于人体自身的生理延迟。

“就像控制游戏里的人物，不用特意去想摇杆要往哪个方向摆，自然而然想往哪个方向就过去了。信号传输比较稳，也没有太多延时。”张哥如是说。

未来植入手术像“打耳钉”一样简单

赵郑拓、李雪团队开发的侵入式脑机接口系统，已进入国家药监局创新医疗器械审评的“创新绿色通道”。

“最核心的元器件是我们积累了近十年的超柔性电极，电极丝厚度仅有发丝的1%，宽度与头发丝相似。电极弯曲时产生的作用力，与两个细胞间的互相作用力差不多。”赵郑拓介绍。

植入过程，是将颅骨局部打薄5毫米左右，形成一个骨槽，把硬币大小的植入体嵌入颅骨；而后通过颅骨上的小孔，将电极丝微创植入到大脑皮层下5—8毫米的深度。

“我们期待，未来植入手术会变得像‘打耳钉’一样简单、微创。”他补充道。

赵郑拓透露，第三例受试者同样是位高位截瘫病人，今年10月接受手术。不到两个月时间，已能控制机械臂帮助自己喝水。

在长期观察中，团队还发现了一个有趣的神经机制：随着患者对脑控外设的熟练，完成任务所激活的神经元群体，会从初期“大兵团作战”逐渐演变为“精锐小队出击”。神经元数量减少，但单个神经元的调控效率和贡献度提升，认知负担大幅降低——这从神经科学层面解释了为何患者最终能达到“随心所动”，将外设内化为“身体一部分”的境界。

“就像学外语，从需要脑中‘过渡一下’到能直接脱口而出。”赵郑拓用一个生动的比喻描述。

解决生活具体问题是技术创新原动力

在脑机接口领域，存在着“技术展示”与“真实应用”的潜在张力。一些演示可能追求视觉震撼，但脑智卓越中心研究员李雪表示，他们的原动力就是解决患者真实生活中的具体问题。“我们听到很多患者需求，就是希望能在脑机接口系统的帮助下，实现自己可以帮自己换导尿管。”赵郑拓说。

两位年轻的科学家告诉记者，选择研发脑机接口技术，是“看到了它有消费级的应用场景”，而之所以先“走”医疗，也是因为这是“必经之路”——既能满足很多人的实际需求，又能推动不断打磨各项技术。值得一提的是，在应用探索中，赵郑拓及李雪敏锐地抓住了“再就业”这一更深层次的社会需求，与地方残联的“科技助残”项目合作，让第二例受试者参与线上数据标注工作。“我现在是一位实习分拣员，每天都要对着电脑脑控光标，练习商品分拣，有点难。但对我来说是宝贵的机会，钱不多，攒起来给儿子读大学”。

“三年前在开发第一代原型机时，团队就开始构思如何帮助患者恢复工作能力”，在李雪看来，对于高位截瘫者而言，能够通过劳动获得报酬，意味着他不再仅仅是被家庭和社会单向照料的对象，而重新成为社会价值的创造者。

“今年，脑机接口迎来爆发式增长，也受到了社会的广泛关注。可以预见，未来几年内，脑机接口和人工智能仍将是科技竞争的重点领域。我们特别重视社会需求和应用场景，而且是一种开源的模式。”脑智卓越中心学术主任、中国科学院院士蒲慕明表示。