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人類大腦是一個神秘的宇宙。在這個重約1.4公斤的“小世界”里，藏著860億個神經(jīng)元，控制著人類的情緒、語言、運動，它是一臺比任何超算都精密的“生物計算機”。
如何讓大腦與外部設(shè)備聯(lián)動起來，幫助人類實現(xiàn)“隨心所動、心想事成”的夢想？腦機接口就是這樣一項人機交互和人機混合的前沿技術(shù)。大腦活動時，神經(jīng)元會放電形成腦電波，腦機接口則通過識別腦電波特征直接讀取大腦意圖，實現(xiàn)人與機器或外部環(huán)境之間的交互。
科學技術(shù)的發(fā)展不是爆發(fā)式的，而是需要循序漸進、久久為功。多年來，天津大學神經(jīng)工程團隊在非侵入式腦機接口方向集中力量攻關(guān)。2014年，團隊開發(fā)了一款“神工”機器人，通過腦電信號控制機械臂，讓殘疾人重新獲得了抓握能力；2016年，團隊開發(fā)的在軌腦機交互系統(tǒng)進入太空，實現(xiàn)了極端環(huán)境下人機協(xié)同的突破。這些成果背后，是團隊成員10余年對神經(jīng)信號解碼、算法建模、硬件集成的持續(xù)攻關(guān)。
“十四五”時期，我們將目光投向腦疾病領(lǐng)域，通過腦機接口技術(shù)，實現(xiàn)了“診斷—監(jiān)測—治療—預測”一體的大腦實時“觀景”。
“神工—神光”無創(chuàng)顱內(nèi)壓的開發(fā)，讓醫(yī)生不用開顱便可以測量顱內(nèi)壓的大小，做出及時診斷，大大降低顱內(nèi)感染的風險；“神工—神篙”技術(shù)，通過腦脊液循環(huán)動力學及無創(chuàng)腦機接口技術(shù)，將腦積水的診斷時間從傳統(tǒng)的幾天縮短為30分鐘，并且大大降低患者的醫(yī)療支出；“神工—神心”可以實現(xiàn)抑郁等精神疾病的客觀診斷；“神工—神耳”為人工耳蝸的植入提供閉環(huán)精準調(diào)參；“神工—神調(diào)”通過無創(chuàng)調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)對腦疾病的調(diào)控與治療，為阿爾茨海默病、情緒性疾病患者帶來新的希望；“神工—定海”讓神經(jīng)重癥醫(yī)生可以更客觀、更精準地為每一位神經(jīng)疾病患者制定個性化診治方案，降低術(shù)后并發(fā)癥。
2025年對我國腦機接口技術(shù)發(fā)展具有重要意義。4月，全國首個腦機接口綜合臨床實驗病區(qū)在天津成立；8月，全球首個神經(jīng)重癥腦機接口多中心臨床試驗啟動，標志著腦機接口技術(shù)首次突破傳統(tǒng)運動和認知功能修復應(yīng)用范疇，進軍神經(jīng)重癥這個全新領(lǐng)域。
健康是每個老百姓的大事，守護老百姓的健康是我們義不容辭的責任。展望“十五五”，團隊將圍繞腦機接口技術(shù)，開展從底層芯片與電極、核心算法，到系統(tǒng)集成與平臺構(gòu)建的“體系化攻關(guān)”，加強高層次交叉學科人才培養(yǎng)，為健康中國建設(shè)增光添彩。
（作者系天津大學醫(yī)學部副主任、藥學院院長，本報記者李家鼎采訪整理）
延伸閱讀
腦機接口技術(shù)如何治療腦疾病
神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病范圍廣泛，給個體家庭和社會都造成沉重負擔。然而，顱骨的存在讓大腦成為最難被監(jiān)測的器官，而血腦屏障使得傳統(tǒng)腦疾病治療藥物面臨遞送難、靶向差、毒副作用強等問題。總體看，人類對于腦疾病的發(fā)病機理還知之甚少，診斷治療手段也十分有限。
腦機接口技術(shù)的出現(xiàn)，為解析、治療腦疾病提供了新的途徑和手段。
一方面，腦機接口技術(shù)可以讓神經(jīng)系統(tǒng)“說話”，通過高精度解碼神經(jīng)信號實現(xiàn)對大腦的“意念讀取”和精準診斷。比如，腦機接口可以精準捕捉并解碼患者“想要抬手”或“想要抓握”的運動意圖信號，進而驅(qū)動機械臂、外骨骼手套或電腦光標，實現(xiàn)“意念操控”，完成喝水、進食等基本動作，也可以將思維轉(zhuǎn)化為文字或語音輸出，讓患者重獲交流能力。
另一方面，腦機接口技術(shù)還可通過物理調(diào)控技術(shù)，突破血腦屏障局限，治療腦疾病。當前，許多藥物因難以穿透腦屏障而無法有效作用于病癥，而腦機接口技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對神經(jīng)活動的精準診斷，進而通過調(diào)控手段，與藥物協(xié)同作用。這種“診斷—調(diào)控”一體化的閉環(huán)治療模式，將大幅提升腦疾病治療的精準性與效能。
編輯：程璇