“隨著科技的進步，現代醫學發展迅猛，腦機接口（BCI）為神經系統疾病治療開辟了新的道路，在醫療健康領域展現出廣闊的應用前景。”在不久前舉行的2024中關村論壇年會平行論壇“腦機接口創新發展與應用論壇”上，中國科學院院士、首都醫科大學神經外科學院院長趙繼宗表示。
中國工程院院士顧曉松也指出，近20年來，腦機接口技術飛速發展，其應用領域也在逐漸擴大。
但與會專家們同時也認為，由于目前腦機接口技術還處于研發階段，許多技術難點和倫理問題尚待解決，距離相關產品上市應用還有很長的路要走。
開啟醫學新篇章
對于一些傳統治療手段難以解決的神經系統疾病，提供了一條新的解決路徑
近年來，隨著相關領域的研究不斷取得突破，腦機接口技術和應用成為全球最熱的賽道之一。在醫療健康領域，專家認為，該項技術對于一些傳統治療手段難以解決的神經系統疾病，如癲癇、阿爾茲海默病、癱瘓等，提供了一條新的解決路徑，有望開啟“醫學新篇章”。
據介紹，根據腦信號采集方式，腦機接口大致可分為侵入式和非侵入式兩種形式，這兩種形式均可實現“從腦到機”（將信號轉換成意圖運動指令）和“從機到腦”（將與外部環境交互的設備捕獲的感覺信息傳遞至大腦）的雙向互動。
本次論壇上，首都醫科大學宣武醫院院長趙國光重點分享了該院在侵入式腦機接口方面的臨床試驗案例。所謂侵入式腦機接口，就是通過開顱的方式，將電極直接與腦硬膜外、腦皮質表面、腦細胞等直接接觸，進而完成一系列腦機交互。2023年10月，由清華大學醫學院洪波教授和趙國光帶領的聯合科研團隊，完成了無線微創植入腦機接口NEO（Neural Electronic Opportunity）的工程開發和臨床場景搭建，在宣武醫院實施了首例臨床試驗。參與此次臨床試驗的患者楊某，通過NEO使用外部輔助手套訓練半年后，成功實現了自主開瓶蓋喝水。此前該患者被美國脊髓損傷協會（ASIA）評分為A（最嚴重），其手部完全癱瘓，肘部稍有活動能力。趙國光表示，宣武醫院將持續開展NEO在輔助進食、操控智能輪椅等方面的臨床研究。
除了“從腦到機”外，“從機到腦”在治療神經系統疾病方面也取得進展。2022年，宣武醫院與杭州一家醫療科技公司合作，將一種反應性刺激（RNS）閉環腦機接口成功應用到癲癇患者臨床試驗中。在經過1個月的治療后，受試者每月癲癇平均發作次數由730次降低至480次，在2個月治療后發作次數進一步降低至57次，在第4個月后，每月發作次數已趨近于0。自2021年以來，該臨床試驗已對40余例患者實施治療，效果良好。
此次論壇也展示了非侵入式腦機接口的部分研究成果。所謂非侵入式腦機接口，是通過附著在頭皮上的穿戴設備（如腦電帽、近紅外頭盔或磁共振頭線圈等）來測量大腦的電活動或代謝活動，以實現“從腦到機”或“從機到腦”的功能。
天津大學副校長明東介紹，2023年，該校與天津醫院展開合作，自主研發了一種腦機微信操作系統，讓一名雙手粉碎性骨折、喪失了打字能力的患者通過意念能夠打字發送微信消息。
發展道阻且艱
面臨對于大腦工作原理認知不夠清晰、技術不夠成熟以及一些倫理問題等挑戰
不可否認的是，在具有無限想象空間的同時，由于足夠“新”，腦機接口技術在臨床研究上也面臨著諸多挑戰，如對于大腦工作原理認知不夠清晰、技術不夠成熟以及一些倫理問題等。
趙繼宗直言，盡管腦科學研究借助CT和磁共振（MRI）等先進技術，已經能夠深入觀察神經元和大腦的結構及物質基礎，然而人類對于大腦的認知理解仍然非常有限，“進一步研究和理解大腦工作原理是推動腦機接口技術發展的首要關鍵”。
趙繼宗認為，需要通過更多的研究來探索腦神經信號的生成和傳遞過程，從而更精確地解析大腦工作原理。不僅如此，在研究腦原理的過程中，大腦信號的采集、處理、解碼、反饋設備也有一定的制造難度，相關技術也亟待突破。“植入電極如何保證長期安全和采集高精度的腦信號，降低人腦排異反應是目前的一大技術難點。”趙繼宗說。
今年5月，馬斯克旗下Neuralink公司發文稱，首例侵入式腦機接口受試者在植入手術后的幾周內，許多布局于腦皮質內的柔性導線從大腦中縮回，導致有效電極的數量減少，使腦與機的信號傳輸速率降低。不過，Neuralink公司并未透露出現問題的電極數量。為了應對這一變化，Neuralink公司改進了將這些信號轉換為光標移動的技術，并增強了用戶界面，以提升受試者控制光標的能力。
除上述問題外，腦機接口技術用于治療疾病涉及到諸多倫理問題，尤其是侵入式腦機接口的倫理問題。
此前，為防范腦機接口研究與技術應用過程中的科技倫理風險，國家科技倫理委員會人工智能倫理分委員會編制了《腦機接口研究倫理指引》，供相關科研機構和科研人員參考使用。不過專家坦言，目前人對大腦的認知不夠全面，隨著研究不斷推進，新的倫理問題也會隨之出現，現有的文件還需適時修訂。
趙繼宗認為，對于接受腦機接口技術治療的患者，他們的信息安全也至關重要。在腦機接口技術應用的過程中，如何對腦活動數據進行有效安全的管理并制定相關標準規范，用以保護病人的隱私，還有待進一步研究。
整合資源實現突破
亟待構建良好生態引領發展的未來產業孵化平臺，發揮“政產學研用”橋梁紐帶作用，為我國腦機接口、腦機交互、腦機智能領域規劃布局提供支撐，加強跨領域與跨行業交流，推動技術創新與應用探索
“要想進一步推動腦機接口產業的健康發展，亟待構建良好生態引領發展的未來產業孵化平臺。”顧曉松表示。
趙繼宗也建議，發揮“政產學研用”橋梁紐帶作用，為我國腦機接口、腦機交互、腦機智能領域規劃布局提供支撐，加強跨領域、跨行業交流，推動技術創新與應用探索。近年來，我國陸續出臺一些政策，對腦機技術及應用發展給予鼓勵和支持。
2023年1月，工業和信息化部等17個部門印發《“機器人+”應用行動實施方案》，明確提出要圍繞神經系統損傷、損傷后腦認知功能障礙、癱瘓助行等康復治療需求，突破腦機交互等技術，開發用于損傷康復的輔助機器人產品；推動腦機接口輔助康復系統等新技術新產品加速應用。
2024年1月，工業和信息化部等七部門印發《關于推動未來產業創新發展的實施意見》，提出六大重點任務。其中，在全面布局未來產業方面，要研發腦機交互等先進技術的高端醫療裝備和健康用品；在打造標志性產品方面，要突破腦機融合、類腦芯片、大腦計算神經模型等關鍵技術和核心器件，研制一批易用安全的腦機接口產品；在優化產業支撐體系方面，聚焦腦機接口等重點領域，制定標準化路線圖，研制基礎通用、關鍵技術、試驗方法、重點產品、典型應用以及安全倫理等標準，適時推動相關標準制定。
但目前，相關政策的支持和鼓勵還需要進一步細化和落地。趙繼宗表示，腦機接口臨床試驗研究的納排標準也需相關文件指導。“什么樣的病人能使用腦機接口治療，什么樣的病人不能；納入、排除、剔除和終止的標準是什么，等等，也需要有相應的規范。”
顧曉松強調，要充分發揮國家重大創新平臺、高校科研院所與企業的聯合作用。
令人欣喜的是，2023年2月，中國信息通信研究院、清華大學、天津大學、天壇醫院等幾十家腦機接口領域高校、科研機構、企業共同發起成立了腦機接口產業聯盟，力求集眾家之長，在腦機接口相關研究上發揮作用。據明東介紹，該聯盟在關鍵器件方面已有突破性進展。例如，為解決傳統濕電極操作繁瑣、傳統干電極性能較差等問題，由天津大學研制的“新型軟梳電極”已獲得了發明專利授權。同時，為打破國外對我國高性能腦電采集芯片的封鎖，該聯盟正加大力度研發國產芯片。
同時，醫學界也在積極努力。今年3月，中華醫學會神經外科學分會年會在昆明召開，會上50多名神經外科醫生進行了腦機接口臨床醫學研究的共識討論。
趙繼宗坦言：“共識的目的是為了更好地、積極地投入腦機接口的研發并保護病人的安全。”（高群）
轉自：中國醫藥報
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