脑机接口,是指在人类大脑与外部设备之间创建直接连接,进而实现大脑和计算机之间直接通信。
近日,國(guó)内外两条有(yǒu)关“脑机接口”的科(kē)技新(xīn)闻刷新(xīn)了眼球,并引起人们广泛关注。
1月29日,由美國(guó)人埃隆·马斯克领导的脑机接口公司,即“Neuralink(神经连接)”在社交媒體(tǐ)X上发帖称,其在28日完成向患者脑部植入一个硬币大小(xiǎo)的设备,植入者恢复良好,已检测到脑電(diàn)信号。
而8小(xiǎo)时后,即1月30日,清华大學(xué)官网发布消息,该校医學(xué)院脑机接口研究团队与首都医科(kē)大學(xué)宣武医院联合,于2023年10月24日成功进行了全球首例无線(xiàn)微创脑机接口临床试验。这位因車(chē)祸造成脊髓损伤、四肢瘫痪14年的患者,经术后三个月康复训练,已实现自主喝(hē)水等脑控功能(néng),抓握准确率超过90%。
那么,实现脑机接口有(yǒu)几种方式,之间有(yǒu)何區(qū)别?
清华大學(xué)医學(xué)院教授洪波在接受科(kē)技日报记者采访时介绍,脑机接口的实现方式分(fēn)為(wèi)非侵入式、侵入式与半侵入式。比较而言,非侵入式无须手术,做成可(kě)穿戴式设备,将采集脑電(diàn)信号的電(diàn)极附着在头皮上,提取局部電(diàn)位信号,相当于神经元活动混合并经过颅骨衰减后的信号,虽然风险小(xiǎo)但精度较低,可(kě)实现功能(néng)有(yǒu)限。
埃隆·马斯克公司采取的脑机接口方式是侵入式,能(néng)使電(diàn)极与神经元近距离接触,可(kě)以获得更高质量的神经信号,但手术有(yǒu)风险,且成本较高。
此次清华大學(xué)团队采用(yòng)的是半侵入式微创技术,将如硬币大小(xiǎo)的電(diàn)极手术植入颅骨和大脑皮层之间的脑膜上,距离神经元更近,但不直接接触神经元细胞。其优势在于没有(yǒu)神经细胞损伤的风险,并且使用(yòng)无線(xiàn)供電(diàn)和通信,可(kě)获得较高信号强度和分(fēn)辨率,體(tǐ)内无需電(diàn)池,从而降低了免疫反应和感染的风险。
此前,由工业和信息化部等7部门联合印发的《关于推动未来产业创新(xīn)发展的实施意见》提出,“脑机接口”被列入未来产业十大标志(zhì)性产品,明确要“突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用(yòng)安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用(yòng)”。这為(wèi)脑机接口的发展指明了方向。
就目前技术而言,这两种方法,哪种更安全,易于实现产业化?
洪波表示,清华大學(xué)采取半侵入式技术路線(xiàn),目的就是為(wèi)了让它能(néng)够更快服務(wù)临床患者,助力康复。他(tā)们研发的系统只是放在脑膜外面,而不损伤脑细胞。对于外科(kē)大夫来讲,这是一个微创手术,不是严格意义上的开颅,患者术后在十天之内即可(kě)回家,非常安全。
“需要注意的是,相比世界上其他(tā)植入脑机接口,我们的脑机接口这是迄今首个可(kě)以做完手术短时间就可(kě)回家的。这个解决方案能(néng)够让更多(duō)的患者受益,而全侵入式方案,做完手术仍需待在医院。”洪波强调说。
“这种进步為(wèi)促使技术成果产业化奠定基础,会大大加速我國(guó)脑机接口技术在各种临床疾病当中的应用(yòng)。”洪波充满信心地说,下一步,其研究团队打算将成果应用(yòng)于渐冻症和癫痫患者,开发通用(yòng)微创脑机接口技术,拓展临床应用(yòng)场景。