运用“意念”控制电脑光标的高位截瘫患者。 图源:北京天坛医院官方微信
在患者聚精会神注视下，一个红色小球向着屏幕另一端的蓝色小球缓慢移动、接近、重合——这不是科幻电影中的场面。
2月22日，北京天坛医院官方微信发布消息称，近日，首都医科大学附属北京天坛医院神经外科贾旺教授团队联合清华大学洪波教授团队，利用微创脑机接口成功帮助高位截瘫患者实现意念控制光标移动，这也意味着中国在脑机接口领域迎来又一个突破性进展。
2月20日，埃隆·马斯克透露旗下脑机接口公司Neuralink的首位人类受试者“似乎已完全康复，并能仅凭思维在电脑屏幕上移动鼠标”；前不久，清华大学宣布联手宣武医院，通过植入式硬膜外电极脑机接口，让四肢截瘫患者实现自主脑控喝水。中美两国科研团队几乎同一时间在脑机接口临床应用上取得重大突破，引发各方关注。
中美两国团队几乎同时间取得突破
患者是一名35岁的青年男性，5年前因为一次意外事故，导致颈椎C3-C4节段高位截瘫，完全失去自理能力。经过患者和家属的知情同意，2023年12月19日，由贾旺团队为患者成功实施微创无线脑机接口NEO(Neural Electronic Opportunity)植入手术。“为了保护患者的神经细胞不受损伤，手术时我们把电极放在大脑中央沟前后负责运动和感觉的功能区的硬膜外。”贾旺介绍，通过术中导航、神经电生理监测和混合现实成像技术等先进手段的多重比对验证，确保电极的精确定位和脑电信号的清晰稳定，术后第10天患者顺利出院。
据悉，经过两个月的精心康复训练，患者不但实现了通过意念活动驱动气动手套抓握水瓶等脑机接口运动辅助功能，更实现了在普通家居环境中，仅凭意念就可以控制电脑屏幕上的光标移动。“红球‘追’上蓝球，看似简单的动作意味着患者与科技电子产品通过脑机接口实现交互。
这一进展与上周马斯克宣布首例脑机接口患者意念移动光标“异曲同工”。Neurallink公司于1月28日完成了首例人类患者大脑芯片植入。马斯克称，首例脑机接口植入者仅通过意念就可以在屏幕上移动鼠标，目前公司正试图让患者“通过意念尽可能多地按下鼠标按钮”，包括上下移动光标并拖动屏幕上的框。
在中国，相关脑机接口设备的患者植入要早于Neuralink公司。据公开信息，清华团队的脑机接口就至少进行了两例患者植入。1月，清华大学宣布已经与宣武医院团队成功进行首例无线微创脑机接口临床试验，成功让一名四肢瘫痪14年的高位截瘫患者实现自主抓握等脑控功能。该患者经过三个月的居家康复训练后，可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握准确率超过90%。
帮助患者恢复部分语言和运动功能
据了解，天坛医院联合清华大学团队开发的脑机接口设备技术路径与马斯克Neuralink的并不相同。Neuralink手术需要进行开颅，属于有创手术；而清华医学院洪波教授设计研发的无线微创脑机接口NEO(Neural Electronic Opportunity)使用微创手术的方法将电极放在大脑硬膜外，不侵入大脑皮层神经细胞，不会破坏神经组织。
尽管采用了不同的技术路径，但Neuralink和清华团队脑机接口要实现的早期目标是一致的，都是为了帮助失去行动能力的患者恢复部分语言和运动功能。
马斯克曾表示，公司最初将从渐冻症(ALS)、失明、四肢截瘫等临床上无法治疗的神经相关重大疾病入手，让患者重获行动能力。
洪波介绍，目前团队正不断优化脑机接口解码算法，计划帮助患者实现通过意念活动控制电子书翻页、光标点击确认等，增强患者与电子设备的交互能力。“微创无线脑机接口的成功植入及意念控制光标的实现，有望为高位截瘫、肌萎缩侧索硬化等神经功能障碍患者提供全新的康复治疗方向，为患者恢复生理功能、回归社会带来新的希望。”
核心零部件仍依赖进口
目前在全球，除了Neuralink之外，脑机接口商业化走在最前列的公司还有Synchron、Precision等，这些企业都在近一两年内宣布了融资，估值少则几亿美元，多则数十亿美元。
在国内，也诞生了一批脑机接口商业化公司。例如，清华团队背后的脑机接口产业化公司为一家名为博睿康的公司，从事无线脑机接口的研发和产业化。公开信息显示，2022年12月，该公司获得数亿美元C轮融资。
国内另一家直接对标Neuralink技术的公司是上海的脑虎科技。脑虎科技CEO彭雷告诉第一财经记者，脑虎科技已经在动物身上实现了意念控制，例如去年曾发布的猴子打乒乓游戏，实现让猴子控制一个自由度光标的逻辑，今年将适时更新进展。
彭雷表示，大部分脑机接口公司的商业化路径都会遵循从绝症、到重症、再到轻症的逻辑，比如渐冻症就是一个比较合适的突破口；在被验证安全性、有效性后，脑机接口设备可以进行适应证的拓展，用到帕金森、癫痫等重症；进而到一些神经类轻症疾病。
在用神经调控干预抑郁症方面，彭雷认为，相比于DBS(深部脑刺激)，脑机接口设备可能会提供更有效的调控、更精细的刺激，但这还需要三至五年的时间。
脑机接口领域对资源投入的要求巨大。在彭雷看来，中美是最有可能诞生全球影响力公司的国家。不过，中国和美国相比还存在一定差距，这种差距主要来自系统集成和工程化的能力。
目前脑虎科技正在做几类配合脑机接口使用的相关技术产品，一类是皮层电极，已经在拿证的过程中；另一类是外设的脑电仪，预计今年年底会拿到二类证。彭雷透露，一体化的脑机接口产品即将进入临床试验阶段，拿证计划还需要三至五年时间。
脑机接口芯片也是关键的核心技术，目前的芯片部件仍主要依赖进口，但中国研究机构也在芯片领域进行攻关。例如，去年10月，脑机交互与人机共融海河实验室、中国电子信息产业集团宣布新一代8通道脑电采集国产芯片研发成功。
彭雷表示，未来脑机接口芯片的演进趋势一定是通道数越来越高，单通道功耗越来越低，前端信号处理的压缩能力越来越强；另外植入式产品的芯片需要满足医疗器械的法律法规，包括温升、功耗等要求。
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“脑机接口”还在哪些领域“接入”现实?
“脑机接口”正在哪些领域“接入”现实呢?据央视新闻，如今在广东、浙江等地，脑机接口这种仿佛科幻电影的情节，在许多实验室里进入实践阶段。
能抓、能握、能牵手……智能仿生手可是明星产品，它可以提取手臂上微弱的肌电和神经电信号，识别运动意图，做到了“手随心动”。眼下，像这样的脑机接口产品不在少数。实验员给志愿者戴上采集脑电的头罩，它可以收集大脑发出的电信号，转化为可视化的脑电图谱，通过波纹的浮动来判断人的注意力是否集中。
深圳中科华意科技有限公司联合创始人都展宏介绍:“它就可以像画地图一样，把我们看不见的那些电信号给它画出来，在这个图上面就可以显示，我们才能去找到出问题的区域和工作得比较好的区域，对它进行增强辅助的效果。”据悉，其不但可以检测出人脑的专注力，脑机接口设备还可以利用这样的“专注力”来控制外设设备。
整合:董晓妍
来源:北京天坛医院官方微信、新华社、第一财经、每日经济新闻、科技日报、央视新闻
