人类有没有可能通过接入一种设备,一秒钟学会一门外语或者一项复杂的技能?
我们憧憬已久的科幻作品中的场景正在成为现实——作为“十四五”规划纲要中重点发展的“脑科学与类脑研究”领域的关键技术之一,“脑机接口”技术正加速从实验室迈向临床。
5月12日,四川省经济和信息化厅等八部门联合印发《四川省脑机接口及人机交互产业攻坚突破行动计划(2025—2030年)》,明确提出支持四川大学华西医院、四川省人民医院等综合性医院,常态化开展植入式脑机接口手术。当下,脑机接口技术发展可为医疗领域带来哪些改变?普通老百姓是否能轻松使用这项前沿技术?日前,记者走进四川大学华西医院(以下简称“华西医院”),了解最前沿的研究成果。
可让瘫痪患者自主行走
作为一种变革性的人机交互技术,脑机接口技术的工作原理可以简单解释为——大脑在思维活动时会产生脑电波,脑机接口系统通过识别脑电波特征,直接读取大脑意图,将其转化为计算机指令,实现人与机器或外部设备之间的交互。目前,脑机接口技术主要分为侵入式和非侵入式两类。其中,侵入式脑机接口通过在大脑皮质植入电极,实现高精度、复杂的神经控制功能;非侵入式脑机接口则是在头皮表面使用电极、传感器等设备,获取大脑活动信息。
一个白色的头戴式设备,外观与电动自行车头盔相似,插上电极,打开接口,戴在患者头上,就能帮助因脑卒中而偏瘫的患者重新掌握身体的“主动权”。在华西医院,记者见到了这个全球首款利用神经可塑性原理进行开发的脑机接口设备——“魔笛”。
“脑卒中后,大脑与肢体之间的‘通信线路’被切断,患者空有想动的念头,却无法指挥肢体行动。”华西医院智能可穿戴老年健康管理系统实验室主任、特聘研究员江宁介绍,“我们研发的脑机接口,就如同给大脑安装了一台翻译器,引导他们在脑海中想象控制肢体的动作,并捕捉他们的运动意识脑电信号。”“‘魔笛’可以在300毫秒内识别运动意识脑电信号,采取人工措施激发对应的肢体运动,促使大脑产生正确的感觉反馈,令破损的脑区神经重新连接或在空白脑区搭建新的神经通路。”他称,与目前临床上的康复方式不同,该项技术能让患者主动参与康复,引导大脑恢复功能,最终能摆脱对设备的依赖。“预计‘魔笛’在2027年春节前后取得三类医疗器械证之后便可以进入医院,进行大规模应用。”
此外,非侵入式脑机接口技术还被应用于老年轻度认知障碍(MCI)领域。目前,华西医院已研发一款智能可穿戴设备,方便老年人在家中、养老院或基层医院便捷检测身体数据,实现早期筛查、干预与跟踪,避免MCI发展为阿尔茨海默病。
脑肿瘤实现精准切除
侵入式脑机接口技术多用于脑癌手术,其应用使得胶质瘤手术实现了从“0”到“1”的技术攻关。近日,华西医院利用这一技术成功完成一台脑胶质瘤切除术。
癌症界有两个“癌王”,一个是胰腺癌,另一个就是脑胶质瘤,俗称脑癌。对于脑癌治疗,所有共识指南中均支持最大程度的安全切除,但肿瘤就像树根一样与大脑神经元盘根交错,如何兼顾大脑功能区域完好无损,又能让肿瘤片甲不留,成为脑癌手术的一大挑战。
脑机接口技术通过区分肿瘤与正常神经元的电信号,辅助医生判断肿瘤边界。华西医院神经外科学科主任、主任医师毛庆介绍,“以前,我们只能通过影像学、超声、核磁共振,甚至在手术中唤醒患者等方式,主观判断哪里是大脑功能区,哪里是肿瘤,这个过程对患者来说很痛苦,甚至很可能引发癫痫。”他透露,传统脑胶质瘤切除手术致残率约70 ,采用脑机接口技术后,致残率可降至10 以下。
除安全外,侵入式脑机接口技术形成的产品还可以降低技术使用门槛。毛庆补充,“举个简单的例子,以前照相需要专业人员,但傻瓜相机的出现让非专业人员也能拍照。侵入式脑机接口产品推广后,基层医院的医生也能使用其进行手术。”
据悉,未来,华西医院还将借助脑机接口技术开展肿瘤筛查和鉴别诊断工作。