從“意念喝水”到“治癒癱瘓” ,腦機接口將開啓怎樣的未來
癱瘓、漸凍症、抑鬱症、帕金森……這些腦機接口技術的最新應用不僅開啓了患者的新生,也開啓了人們對這一前沿技術的無限遐想。過去認爲的"頑疾"是否有了新的解決方案?昨天,由BCI協會與天橋腦科學研究院聯合舉辦,復旦大學附屬華山醫院(國家神經疾病醫學中心)特別支持的國際腦機接口大會在上海召開,近400位來自全球的科學家、醫生和產業界人士聚首,探討腦機接口技術的最新應用、產業前景以及技術的邊界。
"治癒癱瘓",真的要實現了嗎
腦機接口無疑爲許多患者帶來新希望。在大會主題報告上,復旦大學附屬華山醫院院長毛穎首次披露的上海首例腦機接口植入手術患者恢復情況就令人眼前一亮。該手術由華山醫院神經外科主任團隊主刀,爲已癱瘓4年的38歲患者植入腦機接口系統。手術結束三週後,經訓練,患者已可以在腦機接口技術的幫助下抓握礦泉水瓶,實現"意念喝水"。這真實的一幕,更讓人忍不住遐想:不久的將來,患者是否會有"完全康復"的一天。
問題還在空中飛:真的有希望"治癒癱瘓"?洛桑大學醫院的喬瑟琳·布洛赫和格雷古瓦·庫爾蒂訥緊接着帶來的演講主題,似乎已在給出進一步的回答。
他們是怎麼做的?從醫學角度講,脊髓損傷會擾亂神經系統內的通訊,導致大腦無法向負責運動控制的脊髓區域傳遞指令,很多人因此喪失了行走的能力。針對這個難題,他們從齧齒動物模型中發現了脊髓硬膜外電刺激調節特定神經元羣活動的機制,並由此設計出一套可用於人類的治療模式,研發了一套腦機接口裝置。他們將收集到的大腦皮層信號通過電波脈衝,將模擬信號傳遞給脊髓區域,在大腦和脊髓之間搭建起一架"數字橋樑",以恢復脊髓損傷或帕金森病患者的行走和上肢功能。
取得這個進展並不容易。他們基於實驗建立了脊髓模型,通過大量實驗"解碼"人體運動時發出的信號,重建人類行走的步態,再利用腦機接口控制神經,刺激患者下地行走。
布洛赫感慨地說,難以忘懷患者在這一腦機接口裝置的幫助下第一次說出"我感受到了走路的衝動"。並且,努力沒有止步於此。"生命不只在於行走,從癱瘓狀態站起來的人應該可以去做很多事,包括游泳、拳擊等。"隨着腦機接口裝置的開機,後續對患者康復訓練的探索已然開啓。
新型腦機接口技術,開啓多元治療場景
不僅僅是運動康復,更多新型腦機接口的技術應用,已在探索幫助"轉述"思想、情緒改善,讓漸凍症患者的"思想"成聲,也爲抑鬱症患者的心靈打開一扇窗戶。在此次大會的青年科學家論壇上,新生代研究者披露研究新進展。比如,浙江大學楊雨瀟博士談及治療抑鬱症的侵入式腦機接口,提出通過神經調節改善患者心理健康的新方法。
毛穎則談到華山醫院神經外科團隊將腦深部電刺激(DBS)用於難治型強迫症等精神系統疾病的病情改善情況。中國科學院上海微系統與信息技術研究所副所長、腦虎科技聯合創始人陶虎談到,腦虎科技正應用腦機接口技術,在漸凍症、高位截癱、失明等疾病領域開展前沿探索。
在全球專家的交流間,可以發現,腦機接口研究正進入新階段,中國在該領域的影響力與潛力也愈加深厚。正如與會的中國科學院院士蒲慕明所言,"通過神經網絡的重塑實現信息的高效傳遞,這不僅是揭示大腦功能的關鍵,也是開發新型治療手段的重要途徑"。
警惕"炫技",科技核心是"以人爲本"
論壇上,還有一個熱點問題引發同行關注:就技術路徑而言,侵入式還是非侵入式,哪個路徑更優?多名行業人士談到一個觀點:這是一個"開放"的答案。
"腦機接口還是新興產業、前沿技術,當前還不能說哪條技術路線是最終的方向。通俗地說,腦機接口是大腦與外界世界通訊的一個接口,在此過程中,電極插入大腦,可以在頭皮上,也可以在硬膜下。從目前看來,不同技術路線,各有優劣。"陶虎談到,從物理本質這個角度看,電極越接近大腦,實現的精度一定更高,但由此也可能給患者帶來更大的創傷。因此,如何在現有病症下,選擇最合適的應用場景是至關重要的,這期間要警惕"炫技"。
他進而談到,腦機接口最終落地是應用場景的妥善選擇,尤其在當前腦機接口技術應用場景中還需要外科特別是需要腦部手術時,一定要考慮病人的獲益要足以彌補這一技術本身對患者帶來的創傷與風險。陶虎獨闢蹊徑,將中國傳統材料——蠶絲應用於腦電極的植入,開發了微創植入式高通量柔性腦機接口系統,也是出於對患者儘量"微創"的目標追求。
談及腦機接口近期的臨牀應用,多名專家談到一個方向:重疾、頑疾應是最快落地應用的疾病領域,比如癱瘓、漸凍症等,在現階段沒有其他更好的治療辦法。
成本,也是科研人員關心的另一個問題。值得慶幸的是,隨ploy.viet-escort.com着當前新技術、新材料的開發,腦機接口作爲集成電路、大數據、芯片等新技術的一個"集成窗口",尚未涉及非常昂貴的原材料。不過,前期研發投入必然會顯示在最終的定價上。對此,布洛赫和庫爾蒂訥的觀點簡單而堅定:"這項技術歸根到底得要用在患者身上,所以一定要安全,且不能太貴。
作者:唐聞佳 張菲埡
文:唐聞佳 張菲埡 圖:受訪方供圖 編輯:張菲埡 責任編輯:樊麗萍
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