新華每日電訊 2025-07-09 20:35:29
腦后接入線纜,就能在虛擬世界“暢游”;把“大腦上傳云端”,可以依靠“意念”控制身體……經典科幻片《黑客帝國》中描繪的奇思妙想,隨著腦機接口技術的快速發展,正在逐步照進現實。
腦機接口技術主要分為非侵入式和侵入式兩種。侵入式腦機接口技術已經應用于臨床,能顯著提升“腦癌”手術的精準度;非侵入式腦機接口技術也已融入部分社區,為阿爾茨海默病和卒中等疾病的早期篩查診斷帶來全新方案。當人機共生的“黑客帝國”不再遙不可及,腦機接口技術如何改變生活?未來是否已來?
“把腦電信號抓取出來”
一塊由8行8列共64個電極點組成的電極片,緊緊貼著患者腦組織,實時采集腦部信號,手術室里十分安靜,只有一旁信號器發出的“滴滴”聲。腫瘤的電信號與正常神經元的電信號不同,醫生們一邊進行手術,一邊全神貫注地盯著電信號的異常,一旦找準腫瘤與正常神經元的邊界,就眼疾手快地切除……
近期,一場侵入式腦機接口手術在四川大學華西醫院順利實施,手術團隊借助侵入式腦機接口技術成功將病人的腦膠質瘤切除。
四川大學華西醫院神經外科副教授楊淵說,腦膠質瘤是一種常見的腦腫瘤,俗稱“腦癌”,是公認的人體“癌王”,因其像樹根一樣與大腦神經元盤根錯節,傳統的手術切除面臨的最大難點,就是如何讓大腦功能完好無損,又能準確切除腫瘤組織。
四川大學華西醫院神經外科學科主任毛慶介紹,在沒有應用腦機接口技術之前,想要精確地劃分腦部功能區,醫生們不得不在手術中途“喚醒”患者,對患者腦部進行電刺激,來幫助醫生判斷腦功能區。而喚醒手術對麻醉醫生以及手術醫生的要求極高,一般的基層醫院長期無法開展這項手術。
腦機接口技術,則為“腦癌”手術帶來新的突破。
楊淵說,利用腦機接口技術,通過腫瘤的電信號與正常神經元電信號之間的區別,醫生可以清楚識別腦部組織是腫瘤還是神經元,“通過電極片‘把腦電信號抓取出來’,能有效提高對腫瘤的全切率。”楊淵說。
“中國膠質瘤疾病負擔在全球居于首位,腦機接口技術應用后,能讓更多的基層醫院開展腦膠質瘤切除手術,減少患者的等待時間。”毛慶說。
讓患者從“被動”到“主動”
一個看起來像“頭盔”的醫療器械,上面有針對性地布置了6個腦電電極位置,老人佩戴后,通過在手機或平板上進行5至10分鐘的認知交互測試,就可以實現認知障礙患者的早期篩查……這是四川大學華西醫院研發的老年認知健康腦機接口“天鵝湖”系統,研發團隊來自智能可穿戴老年健康管理系統實驗室。
該實驗室主任江寧說,他們聚焦老年健康領域,自主研發多項世界上最先進的非侵入式腦電分析的核心技術,形成了“天鵝湖”和“魔笛”技術系統,計劃分別用于老年輕度認知障礙(阿爾茨海默病的潛伏期)和卒中后肢體功能障礙的康復。
很多人不知道的是,阿爾茨海默病的潛伏期叫輕度認知障礙,患者的認知功能已經有所下降,但因為癥狀不明顯,不影響正常生活,且這個階段可長達10年以上,容易讓人“麻痹”。
“阿爾茨海默病進展快、無特效藥、病程不可逆,44%的輕度認知障礙患者3年后轉為阿爾茨海默病,5年轉化率約為70%,是普通人的10倍,給患者和照護者造成嚴重的痛苦和負擔。因此,輕度認知障礙的早篩、早診、早干預對于老年認知健康至關重要。”江寧介紹,尤其是經濟欠發達地區老年人對阿爾茨海默病的潛伏期認識不足,知曉率和治療率還較低。
“天鵝湖”使用門檻低、成本低、效率高,“有望對包括阿爾茨海默病在內的老年慢性病實現‘一頭’和‘一尾’管理”。江寧介紹,所謂“一頭”“一尾”,就是將篩查和治療從醫院搬到社區和家庭,實現“普篩+早篩+非藥物干預”閉環。
與目前臨床上的康復方式不同,該項技術能讓患者“主動參與”康復。
在“一頭”,即面向社區的早篩。傳統篩查非常耗時且成本高,往往要專科醫生花1小時以上,無法實現大面積的普篩。而江寧團隊通過新技術,僅用4個電極、5至10分鐘的測試,就可達到超過90%的篩查靈敏度,實現快速大規模早篩。在“一尾”,即面向社區的干預,團隊已經對300多個社區的老年人群進行了有效的認知功能干預。
在卒中康復領域,非侵入式腦機接口技術也大有可為。
當前,江寧團隊研發的非侵入式腦機接口“魔笛”,能用于腦卒中康復治療,可以識別超過4類運動意圖信號,準確率可達90%以上。
一個長得像智能手環、名為“胡桃夾子”的器械,可用于肌少癥的早篩康復;形似八爪魚的“帽子”,通過對大腦網絡信息進行深度分析,對被檢測者的認知能力、專注能力、大腦協調能力進行評估,可對孤獨癥進行輔助診斷,準確率超過90%……不斷豐富的應用場景,讓患者從“被動”到“主動”,為腦機接口技術“落地”創造了更多可能。
產業落地需要更多“想象力”
如今,越來越多腦機接口技術正在走進現實,產業新賽道加速拓展。
在江寧看來,當前,侵入式、非侵入式腦機接口技術都在加速推進。5年至10年后,腦機接口技術相關產品會從醫療向健康管理領域轉變。長遠來看,腦機接口技術的應用會進入人們的生活,逐漸得到普及,“像手機一樣普遍”。
然而,從技術實現突破到產業廣泛應用,還有很長的路要走。
毛慶直言“還不能盲目樂觀”。“腦機接口技術是當前多個國家正在搶占的技術制高點,而技術突破從0到1的過程非常難,不僅是醫學上的突破,更需要人工智能、材料學、醫學等多學科的聯合攻堅克難。”毛慶坦言,大腦中含有數以億計的神經元,認識大腦不是一朝一夕的事。
多位業內人士也告訴記者,加速研發突破,還需要更前沿的應用場景布局和產業規劃。
“腦機接口是突破性的技術,一項新的成果能應用在哪里,帶來什么樣的改變,推動成果轉化和產業落地,還需要更多想象力。”江寧說。
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