脑机接口：为大脑通信另辟蹊径

赵国光：通俗地来讲，脑机接口就是采集人的意念，经过算法处理、信号分析，将其转化为机器可识别的指令，并支配气动手、机械臂、轮椅等外部器械，实现脑机联合。

大脑意念产生脑电波支配肢体就有了相应的动作，就像指挥部发出信号指挥士兵。患者神经系统受损会造成指挥部和士兵之间的通信受阻，脑机接口就是帮助重新打通这个链路。

人的头部从外向里看，依次是头皮、颅骨、硬脑膜、大脑皮层等结构，脑机接口装置的放置位点不仅影响着信号的采集，也影响着受试者的安全，各家公司对此有各自的研发理念和考量。

从目前实践来看，一种是无创的非侵入式，就是将脑机接口装置放在头皮上，其优点是安全性高，但是信号采集的敏感性较弱。另一种是侵入式，将脑机接口装置插至大脑皮层，创伤大、风险高，利用这种方式的患者往往需要长期在医院进行训练，很难回归家庭。还有一种是我们正在探索的介于上述两者之间的位置，这种脑机接口装置包括采集脑电信号的电极、运算处理的体内机（芯片）和供电的体外机。将体内机埋在颅骨内，电极覆盖在硬脑膜外，在保证颅内信号质量的同时，不破坏神经组织。

赵国光：要谈脑机接口，就绕不开人工智能。大约70年前，人工智能之父阿兰·麦席森·图灵提出了一种被称作图灵试验的方法，意在测试机器是否具备人类智能。后来，越来越多的行业、领域开始探索人工智能的可能性。

人工智能可以分析大量的脑电信号数据，通过机器学习和深度学习算法，帮助人们更好地理解大脑的区域分布和工作原理。这为脑机接口的发展提供了条件。

我们团队联合清华大学医学院洪波教授团队，经过两三年时间的努力，在去年10月共同完成了无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity）首例临床植入试验。经过3个月的居家康复训练，一名四肢截瘫的受试患者目前可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能。不仅如此，我们发现患者手指也有了更强的触觉。

关于脑机接口的探索才刚刚起步，目前都是一些个案。我们希望能开展多中心、前瞻性、随机对照的研究，对患者进行长期的治疗和观察，未来能够形成一些新的诊疗方案，促进脑科学的发展。这个过程可能会涉及脑机接口装置的测试、受试患者的选择、临床医生对适应证的把握，植入装置以后还需要进行长时间的信号采集、分析、管理、康复训练。这是一个系统工程，还有更多环节需要细细打磨。

赵国光：脑机接口技术是一个多学科联合和交叉的领域，需要计算机科学、材料学、智能算法、医学等学科进行结合，我国在这方面有积极应对和相应的顶层设计。如果要看整个国家的发展位置，我认为我国处在脑机接口研发的第一集团。无论是产品设计、生产，还是应用与临床场景的开发，我们都走在了前面。

赵国光：医工融合是一个体系问题，要依托于新医科的发展，在医学专业之外融入其他学科。比如，神经科学就包括认知神经科学、计算神经科学、电生理等方面知识，磁共振成像也需要通过结合物理方式来实现疾病诊断。这些都需要医工融合团队共同完成。对于脑机接口技术来说，更是如此。

一般来说，做基础研究的科研人员往往不了解临床需求，临床医生虽有想法，但很难独自设计制造具体的器械设备，所以需要不同学科的人员形成一个团队。但团队组建起来并没有那么容易，在我看来，聚在一起是团伙，心在一起才是团队。

赵国光：脑机接口能解决什么问题，依然是个临床问题，也是个科学问题。一个好的想法，一套好的装置，要结合到一个恰当的适应证的治疗当中，才能发挥更多作用。

由于脑机接口技术需要采集脑电信号，因此我们关注更多的是大脑的基本功能在缺失受损以后是否能通过脑机接口技术进行改善。最常见的大脑疾病引起的损伤包括运动功能障碍、语言功能障碍、情感障碍。具体就疾病来说，比如引起偏瘫的脑卒中、导致语言功能丧失的脑血管疾病、脊髓损伤，以及渐冻症、抑郁症等疾病都是临床面临的巨大挑战，目前还没有方法治愈。脑机接口应该在这些方面进行积极探索。

然而，人们也不能将脑机接口看作灵丹妙药，认为它能解决所有问题。因为能够记录到的神经元的放电信号是有限的，目前技术还不能将脑电信号完全解码，还有很长的路要走。让我们兴奋的是，现在又多了一种新方法，让所有相关学科的专家能够围绕相同目标组成团队，共同攻克那些目前还不能治愈的疾病。