半侵入式“腦機接口”加速患者救治

腦機接口,是指在人類大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建直接連接,進而實現(xiàn)大腦和計算機之間直接通信。

近日,國內(nèi)外兩條有關(guān)“腦機接口”的科技新聞刷新了眼球,并引起人們廣泛關(guān)注。

1月29日,由美國人埃隆·馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的腦機接口公司,即“Neuralink(神經(jīng)連接)”在社交媒體X上發(fā)帖稱,其在28日完成向患者腦部植入一個硬幣大小的設(shè)備,植入者恢復(fù)良好,已檢測到腦電信號。

而8小時后,即1月30日,清華大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布消息,該校醫(yī)學(xué)院腦機接口研究團隊與首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院聯(lián)合,于2023年10月24日成功進行了全球首例無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗。這位因車禍造成脊髓損傷、四肢癱瘓14年的患者,經(jīng)術(shù)后三個月康復(fù)訓(xùn)練,已實現(xiàn)自主喝水等腦控功能,抓握準確率超過90%。

那么,實現(xiàn)腦機接口有幾種方式,之間有何區(qū)別?

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授洪波在接受科技日報記者采訪時介紹,腦機接口的實現(xiàn)方式分為非侵入式、侵入式與半侵入式。比較而言,非侵入式無須手術(shù),做成可穿戴式設(shè)備,將采集腦電信號的電極附著在頭皮上,提取局部電位信號,相當于神經(jīng)元活動混合并經(jīng)過顱骨衰減后的信號,雖然風險小但精度較低,可實現(xiàn)功能有限。

埃隆·馬斯克公司采取的腦機接口方式是侵入式,能使電極與神經(jīng)元近距離接觸,可以獲得更高質(zhì)量的神經(jīng)信號,但手術(shù)有風險,且成本較高。

此次清華大學(xué)團隊采用的是半侵入式微創(chuàng)技術(shù),將如硬幣大小的電極手術(shù)植入顱骨和大腦皮層之間的腦膜上,距離神經(jīng)元更近,但不直接接觸神經(jīng)元細胞。其優(yōu)勢在于沒有神經(jīng)細胞損傷的風險,并且使用無線供電和通信,可獲得較高信號強度和分辨率,體內(nèi)無需電池,從而降低了免疫反應(yīng)和感染的風險。

此前,由工業(yè)和信息化部等7部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》提出,“腦機接口”被列入未來產(chǎn)業(yè)十大標志性產(chǎn)品,明確要“突破腦機融合、類腦芯片、大腦計算神經(jīng)模型等關(guān)鍵技術(shù)和核心器件,研制一批易用安全的腦機接口產(chǎn)品,鼓勵探索在醫(yī)療康復(fù)、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實等典型領(lǐng)域的應(yīng)用”。這為腦機接口的發(fā)展指明了方向。

就目前技術(shù)而言,這兩種方法,哪種更安全,易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?

洪波表示,清華大學(xué)采取半侵入式技術(shù)路線,目的就是為了讓它能夠更快服務(wù)臨床患者,助力康復(fù)。他們研發(fā)的系統(tǒng)只是放在腦膜外面,而不損傷腦細胞。對于外科大夫來講,這是一個微創(chuàng)手術(shù),不是嚴格意義上的開顱,患者術(shù)后在十天之內(nèi)即可回家,非常安全。

“需要注意的是,相比世界上其他植入腦機接口,我們的腦機接口這是迄今首個可以做完手術(shù)短時間就可回家的。這個解決方案能夠讓更多的患者受益,而全侵入式方案,做完手術(shù)仍需待在醫(yī)院。”洪波強調(diào)說。

“這種進步為促使技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ),會大大加速我國腦機接口技術(shù)在各種臨床疾病當中的應(yīng)用。”洪波充滿信心地說,下一步,其研究團隊打算將成果應(yīng)用于漸凍癥和癲癇患者,開發(fā)通用微創(chuàng)腦機接口技術(shù),拓展臨床應(yīng)用場景。

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