由“思念喝水”到“治愈瘫痪” ,未来脑机接口将开启什么样的未来?
瘫痪、渐冻、抑郁、帕金森病...这些脑机接口技术的最新应用不仅开启了患者的新生活,也开启了人们对这种前沿技术的无限遐想。过去所认为的“顽症”是否有新的解决方案?昨日,由 BCI 协会与天桥脑科学研究院联合举办,复旦大学附属华山医院(国家神经病医学中心)特别支持的国际脑机接口大会在上海召开,最近 400 一位来自世界各地的科学家、医生和工业界人士聚集在一起,探讨脑机接口技术的最新应用、产业前景和技术边界。
真的要实现“治愈瘫痪”吗?
毫无疑问,脑机接口给很多病人带来了新的希望。在会议主题报告中,复旦大学附属华山医院院长毛颖首次披露了上海首例脑机接口植入手术患者的康复情况。该手术由华山医院神经外科主任团队主刀,已瘫痪。 4 年 38 老年病人植入脑机接口系统。术后三个星期,经过训练,病人已经能够在脑机接口技术的帮助下抓住矿泉水瓶,实现“意念饮水”。这个真实的场景,更让人不由得遐想:在不久的将来,病人是否会有“完全康复”的一天。
问题还在空中飞:真的有治愈瘫痪的希望吗?洛桑大学医院乔瑟琳 · 布洛赫和格雷古瓦 · 后来库尔蒂讷带来的演讲主题,似乎已经给出了进一步的答案。
她们是怎么做到的?从医学角度来看,颈髓损伤会扰乱神经系统中的通信,导致大脑无法将指令传递给负责运动控制的脊髓区域,导致许多人失去行走能力。针对这一问题,他们从啮齿动物模型中发现了脊髓硬膜外部刺激调节特定神经元群活动的机制,并设计了一套可用于人类的治疗模式,开发了一套脑机接口设备。为了恢复颈髓损伤或帕金森病患者的行走和上臂功能,他们通过电波脉冲向脊髓区域传递模拟信号,在大脑和脊髓之间建造一座“数字桥梁”。
取得这一进展并不容易。基于实验,他们建立了脊髓模型,通过大量的实验“解码”人体运动时发出的信号,重建人体的行走姿势,然后利用脑机接口控制神经,刺激患者下床行走。
布洛赫感慨地说,在这个脑机接口设备的帮助下,很难忘记患者第一次说“我感受到了行走的冲动”。而且,努力并没有止步于此。“生活不仅仅是走路。站在瘫痪状态下的人应该可以做很多事情,包括游泳和战斗。”随着脑机接口设备的启动,患者康复治疗的后续探索已经开启。
新型脑机接口技术,开启多元化治疗场景
不仅是运动康复,更多新脑机接口的技术应用也在探索和协助“重复”思想和情绪的改善,让逐渐冻结的患者的“思想”成为声音,为抑郁症患者的心灵打开了一扇窗。在本次会议的青年科学家论坛上,新一代研究人员披露了研究的新进展。比如浙江大学杨雨潇博士就治疗抑郁症提出了一种新的脑机接口,提出了通过神经调节改善患者心理健康的新方法。
毛颖提到华山医院神经外科团队会刺激大脑深部。(DBS)用于改善难治性强迫症等精神疾病的状况。中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人陶虎表示,脑虎科技正在应用脑机接口技术,探索渐冻、高截瘫、失明等疾病。
在全球专家的交流中,我们可以发现脑机接口研究正在进入一个新的阶段,中国在这一领域的知名度和潜力也越来越强。正如中国科学院教授蒲慕明所说,“通过神经网络的重塑,不仅是揭示大脑神经的关键,也是开发新治疗方法的有效途径”。
警觉“炫技”,科技的核心是“以人为本”
论坛上还有一个热点问题引起了同行的关注:就技术路径而言,哪条路径更适合侵入还是非侵入?很多业内人士提到了一个观点:这是一个“开放”的答案。
“脑机接口仍然是新兴产业,前沿技术,目前还不能说哪条技术路线是最终的方向。一般来说,脑机接口是大脑与外界通信的接口。在这个过程中,电极可以插入大脑,可以插入头皮或硬膜。现在看来,不同的技术路线,各有利弊。“陶虎提到,从物理本质的角度来看,电极离大脑越近,实现的准确性就越高,但是这也会给病人带来更多的创伤。所以,如何在现有疾病下,选择最适合的应用领域至关重要,在此期间要警惕“炫技”。
因此,他提到,脑机接口的最终落地是应用场景的适当选择,尤其是当前脑机接口技术的应用场景需要手术时,必须考虑到患者的好处,足以填补这项技术本身给患者带来的创伤和风险。陶虎采取了不同的方式,将中国传统材料-丝绸应用于脑电极的植入,开发了微创植入式高通量软脑机接口系统,也是为了追求患者尽可能“微创”的目标。
谈到最近脑机接口的临床治疗,很多专家都提到了一个方向:大病和顽症应该是应用最快的疾病领域,比如瘫痪、逐渐冻结等。目前还没有其他更好的治疗方法。
成本,也是研究人员关心的另一个问题。幸运的是,随着新技术、新材料的发展,脑机接口作为集成电路、大数据、芯片等新技术的“集成窗口”,并没有涉及到非常昂贵的原材料。然而,前期的R&D投资必然会显示在最终的定价上。对于这一点,布洛赫和库尔蒂呆的观点简单而坚定:“这项技术归根结底必须用于病人,因此必须安全,而且不能太贵。
作家:唐闻佳 张菲垭
文:唐闻佳 张菲垭 图片:受访者提供图片 编辑:张菲邈 编辑:樊丽萍
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