首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院：讓腦機接口技術(shù)惠及更多患者

暢婉潔

2014年6月13日，巴西圣保羅，世界杯揭幕戰(zhàn)開球儀式，28歲的截癱青年朱利亞諾·平托在全球數(shù)十億觀眾的注視下，借助基于腦機接口技術(shù)開發(fā)的輔助裝置，完成了巴西世界杯的第一次開球。

與普通人踢球無異，平托的這次踢球動作同樣由大腦指揮—他想象自己正在踢球，隨后大腦發(fā)出踢球這一動作的指令信號。這段信號隨即傳入一臺小型計算機裝置，由計算機將大腦發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字指令。300毫秒過后，裝置穩(wěn)定保持著平托身體的平穩(wěn)，并牽引他無法移動的下肢將球踢出。

癱瘓6年，訓(xùn)練6個月，平托行走的一小步，是腦機接口技術(shù)發(fā)展的一大步。

作為生物智能與機器智能融合的關(guān)鍵性技術(shù)，腦機接口被公認為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表。新質(zhì)生產(chǎn)力是生產(chǎn)力質(zhì)的躍升，而發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)是形成新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵。

2023年9月，工業(yè)和信息化部正式對外宣布，要在全國范圍內(nèi)開展關(guān)于未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的工作，主要聚焦4個方向，腦機接口就是其中之一。

如今，腦機接口在醫(yī)療、科研方向得到了應(yīng)用，從漸凍癥、脊髓損傷等運動障礙類疾病，到癲癇、疼痛管理等神經(jīng)調(diào)控方向，再到抑郁癥、強迫癥等精神類疾病，都已經(jīng)有了進入現(xiàn)實的可能性。

欒國明在手術(shù)室做手術(shù)。

“作為一項顛覆性技術(shù)，腦機接口在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在疾病治療、功能的加強和恢復(fù)上。”首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院功能及癲癇中心主任、世界神經(jīng)調(diào)控學(xué)會中國分會主席欒國明說。

應(yīng)用

腦機接口（Brain Computer Interface，BCI），簡言之就是在人腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路，讓大腦與機器實現(xiàn)“對話”。

作為人機交互的特殊形態(tài)，腦機接口顛覆了傳統(tǒng)的人機交互必須有肌肉組織參加的模式，可以直接從大腦提取信號控制外部設(shè)備，替代、恢復(fù)、補充或改善大腦的功能。

“廣義來說，世界上任何一臺計算機，和中樞神經(jīng)系統(tǒng)界面之間建立一種聯(lián)系，就可以理解為腦機接口。如果把這個連接通過獲取信號又讀碼、解碼再反饋回去，這是真正的腦機接口應(yīng)用。”欒國明說。

作為一名多年工作在一線的外科醫(yī)生，欒國明認為，像精神疾病、運動障礙病、癲癇、疼痛等，都可以利用腦機接口的方式治療，“我們最早是把電極植入大腦的某一個核團，通過給一個高頻或低頻的刺激，當然不同的病采取的方式不一樣，來調(diào)節(jié)人興奮和抑制的平衡，達到治療的作用”。

神經(jīng)調(diào)控與腦機接口均為中國腦計劃重要組成部分，也是腦科學(xué)發(fā)展建設(shè)特別是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵所在。欒國明介紹，全球罹患腦疾病的患者近3億，病人腦功能形成不可逆損傷，而目前缺乏有效干預(yù)手段。因此，腦功能損傷診療是重大的醫(yī)療難題及社會公共衛(wèi)生問題。

我國癲癇患者人數(shù)為1000萬人左右，其中難治性癲癇約占三分之一。藥物難治性癲癇反復(fù)發(fā)作造成患者腦神經(jīng)元損害，導(dǎo)致記憶力下降、智能和精神障礙乃至癡呆，嚴重損害患者的身心健康。

1998年，國內(nèi)首例用腦機接口—神經(jīng)調(diào)控療法治療癲癇，正是欒國明在天壇醫(yī)院開展的。他率先將迷走神經(jīng)刺激、腦深部電刺激術(shù)等神經(jīng)調(diào)控療法應(yīng)用于難治性癲癇，開創(chuàng)性應(yīng)用腦深部微電極刺激術(shù)（DBS）治療帕金森、抽動穢語綜合征、舞蹈癥等疾病。

未來

如今，神經(jīng)調(diào)控治療難治性癲癇已成為三博腦科實現(xiàn)創(chuàng)新突破的關(guān)鍵。

三博腦科醫(yī)院癲癇中心重點在兩方面開展工作：一是基于頭皮腦電研究對腦網(wǎng)絡(luò)、腦連接的分析評估；二是基于腺苷激酶的基因多態(tài)性進行分析，尋找預(yù)測迷走神經(jīng)刺激治療癲癇療效的預(yù)測靶點。在這兩種評估技術(shù)的研究與應(yīng)用上，三博腦科在國內(nèi)均處于領(lǐng)先地位。

目前，三博腦科擁有北京市癲癇臨床研究重點實驗室，并成立了首都醫(yī)科大學(xué)腦功能與神經(jīng)調(diào)控基礎(chǔ)臨床聯(lián)合實驗室，以加強醫(yī)療研究方面的持續(xù)投入。

欒國明說，借助三博腦科豐富的癲癇、顱腦腫瘤、麻醉、疼痛與神經(jīng)危重癥等臨床資源，聯(lián)合首都醫(yī)科大學(xué)腦重大疾病研究中心的分子影像醫(yī)學(xué)研究、低氧適應(yīng)醫(yī)學(xué)研究、靈長類動物模型研究及互聯(lián)網(wǎng)智慧大數(shù)據(jù)研究等研究平臺，可以全方位、高縱深覆蓋腦功能損傷的機制研究，并基于機制研究結(jié)果，精準化、智能化提出腦功能損傷的新型調(diào)控治療方式。

欒國明認為，如今投射在腦機接口這項技術(shù)的空前關(guān)注度，可以加速人類“更好地了解人腦”。“我們的大腦非常神秘，各個部位擁有1400億個細胞，網(wǎng)絡(luò)連接非常復(fù)雜。通過腦機接口獲得大量大腦的工作信息，數(shù)據(jù)到達一定量，就能用來了解腦的功能。”

但是，由于腦機接口技術(shù)的復(fù)雜性和特殊性，以及個體的差異，欒國明認為，這項技術(shù)短期內(nèi)無法產(chǎn)業(yè)化。

除了疾病治療領(lǐng)域，在腦健康管理方面，腦機接口或許可以發(fā)揮“神奇”功效。欒國明說，利用腦機接口預(yù)測疾病，也是腦科學(xué)、腦健康管理非常重要的課題。當一個人處于健康狀態(tài)時，可以預(yù)判其未來3年、5年、10年會發(fā)生哪些腦部問題。“比如，通過人們腦電3年變化、影像學(xué)變化、功能變化、認知及記憶變化等，進行曲線分析，可以預(yù)判他未來5年會怎樣、10年后會得什么病，那樣，人們就可以提前預(yù)防。”

今年全國兩會上，全國政協(xié)委員、天津大學(xué)副校長明東提出做“有用”的腦機接口的建議。他建議以市場為導(dǎo)向驅(qū)動腦機接口科技成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化和新質(zhì)生產(chǎn)力生成。

一項新技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，面向的大多是消費者，而如今的腦機接口，主要針對重癥患者的需求。或許在不久的將來，它可以作為消費品出現(xiàn)在我們身邊。那時，人類的邊界將無限拓寬，可以突破身體邊界用大腦去探索未知的新世界，腦機接口走進千家萬戶不是夢。