猴腦主動(dòng)腦控機(jī)械臂！中國(guó)完成首例非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)
大數(shù)據(jù)文摘出品
腦機(jī)接口又出新聞了，只不過(guò)這次不是馬斯克，而是中國(guó)。
根據(jù)北京日?qǐng)?bào)報(bào)道，5月4日，由南開(kāi)大學(xué)教授段峰團(tuán)隊(duì)牽頭的團(tuán)隊(duì)成功在猴腦內(nèi)實(shí)現(xiàn)了介入式腦機(jī)接口腦控機(jī)械臂，這也是全球首例非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)。
據(jù)了解，本次試驗(yàn)是在前期介入式腦機(jī)接口動(dòng)物（羊）試驗(yàn)基礎(chǔ)上取得的進(jìn)一步成果，實(shí)現(xiàn)了介入式腦電信號(hào)從被動(dòng)采集到主動(dòng)控制的技術(shù)飛躍，突破了血管內(nèi)腦電信號(hào)采集、介入式腦電信號(hào)識(shí)別等核心技術(shù)。
去年，團(tuán)隊(duì)在羊身上完成了首例介入式腦機(jī)接口動(dòng)物試驗(yàn)。腦電極植入術(shù)由介入機(jī)器人輔助完成，宣武醫(yī)院神經(jīng)外科馬永杰博士在主端操作完成了部分血管造影。試驗(yàn)最終在羊腦血管內(nèi)完成了傳感器植入，并成功采集到了腦電信號(hào)。
除了段峰團(tuán)隊(duì)外，聯(lián)合完成本次實(shí)驗(yàn)的還有中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院（301醫(yī)院）和上海心瑋醫(yī)療科技股份有限公司。
該話(huà)題在知乎上也得到了眾多網(wǎng)友的關(guān)注，話(huà)題瀏覽量已經(jīng)超過(guò)了730,000。
如何實(shí)現(xiàn)介入式腦機(jī)接口
參與該項(xiàng)目研發(fā)與試驗(yàn)的馬永杰博士在采訪(fǎng)中透露道，目前腦機(jī)接口技術(shù)主要通過(guò)將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制指令，幫助運(yùn)動(dòng)功能障礙患者如腦卒中、漸凍癥等與外部設(shè)備交互，提升生活質(zhì)量。
實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口主要有三種方式，包括侵入式腦機(jī)接口、非侵入式腦機(jī)接口和介入式腦機(jī)接口。
其中侵入式腦機(jī)接口是以開(kāi)顱等方式，將電極植入大腦皮層功能區(qū)附近。由于直接接觸大腦皮層，這種方式獲取的腦電信號(hào)是準(zhǔn)確度最高的，但也由于它采取的是有創(chuàng)的接入方式，因而會(huì)對(duì)人體造成較大損傷，并可能出現(xiàn)炎性反應(yīng)、排異反應(yīng)等。
非侵入式腦機(jī)接口通過(guò)頭皮采集腦電信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是安全，缺點(diǎn)是隔著頭皮采集到的信號(hào)純度和信噪比較差，質(zhì)量不高。
介入式腦機(jī)接口是通過(guò)微創(chuàng)介入方式，將血管穿刺小口，通過(guò)類(lèi)似心臟支架的微創(chuàng)手術(shù)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)連接。創(chuàng)傷較侵入式腦機(jī)接口更小，信號(hào)質(zhì)量較非侵入式腦機(jī)接口更高。
在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本次腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)采取的是介入式腦機(jī)接口。介入式腦電傳感器通過(guò)頸靜脈，進(jìn)入矢狀竇，到達(dá)猴運(yùn)動(dòng)皮層腦區(qū)。在術(shù)后成功采集并識(shí)別到非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物介入式腦電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物對(duì)機(jī)械臂的主動(dòng)控制。
此次試驗(yàn)的介入手術(shù)由解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)外科吳東東團(tuán)隊(duì)操作完成。
段峰表示，此次在非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物腦內(nèi)開(kāi)展的介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)研究成果，促進(jìn)了介入式腦機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室前瞻性研究向臨床應(yīng)用邁進(jìn)，有助于推動(dòng)醫(yī)療企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，通過(guò)醫(yī)工結(jié)合打造高端醫(yī)療設(shè)備民族品牌，未來(lái)在腦疾病醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域市場(chǎng)前景廣闊。
馬永杰也說(shuō)到，腦機(jī)接口對(duì)不同部位的腦分區(qū)進(jìn)行“腦密碼”解析的途徑，從而讓人們可以更好地解析大腦功能。在未來(lái)，一定程度上將人類(lèi)的思考、意識(shí)、記憶存儲(chǔ)下來(lái)，不是完全沒(méi)有可能。甚至可以讓想象更加“科幻”一點(diǎn)，比如意識(shí)的直接顯示、通過(guò)意識(shí)實(shí)現(xiàn)駕駛等，都不是沒(méi)有可能。只不過(guò)這需要一個(gè)較長(zhǎng)的周期。
人類(lèi)第一次通過(guò)腦機(jī)接口進(jìn)行交流可以追溯到1998年
說(shuō)到腦機(jī)接口，不少人第一時(shí)間想到的可能是馬斯克的Neuralink。
根據(jù)此前多家外媒報(bào)道，Neuralink的實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)侵入式腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)，已造成了多只試驗(yàn)猴死亡，引發(fā)了不小爭(zhēng)議。
網(wǎng)友@卜寒兮 指出，去年12月份，有新聞報(bào)道“Neuralink開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)設(shè)備有望在6個(gè)內(nèi)開(kāi)始人體人腦芯片臨床試驗(yàn)”，但至今遲遲沒(méi)有消息，上個(gè)月又有新聞報(bào)道該項(xiàng)目“難產(chǎn)”。
同時(shí)他也指出，從上個(gè)世紀(jì)80年代左右到本世紀(jì)20年代的腦機(jī)接口領(lǐng)域論文數(shù)量上看，腦機(jī)接口是跟計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展步調(diào)一致的。
鏈接：https://www.zhihu.com/question/599231157/answer/3014372638
網(wǎng)友@手抖毛大夫 也評(píng)論稱(chēng)，全球首例人類(lèi)的植入式腦機(jī)接口試驗(yàn)其實(shí)早在1998年就有人完成了。
1998年，神經(jīng)學(xué)家、神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生Phil Kennedy在一位高位截癱患者的腦內(nèi)植入多個(gè)絲狀電極，并教會(huì)了他用意念控制電腦鼠標(biāo)。Kennedy稱(chēng)該病人是世界上“第一個(gè)電子人”，媒體稱(chēng)贊這是人類(lèi)第一次通過(guò)腦機(jī)接口進(jìn)行交流。
不瘋魔不成活。
2014年，Kennedy開(kāi)始在健康人身上進(jìn)行試驗(yàn)，而試驗(yàn)對(duì)象正是他自己，主刀醫(yī)生Cervantes也只是一家醫(yī)療旅游診所的創(chuàng)始人。
手術(shù)的核心過(guò)程就是在軟腦膜和大腦皮層的間隙中植入數(shù)個(gè)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)電極。雖然手術(shù)十分順利，但術(shù)后2天Kennedy就出現(xiàn)了嚴(yán)重的癲癇、震顫和運(yùn)動(dòng)性失語(yǔ)癥狀，瘋狂磨牙，手顫抖得拿不住東西，說(shuō)不出一句完整的話(huà)，勉強(qiáng)寫(xiě)出的單詞字母的順序也是錯(cuò)的。
隨著后續(xù)手術(shù)創(chuàng)傷的愈合和Kennedy腦內(nèi)的神經(jīng)元逐漸“爬”進(jìn)了植入神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)電極，上述并發(fā)癥狀才逐漸好轉(zhuǎn)。但這并沒(méi)有結(jié)束，Kennedy隨后花了幾個(gè)月記錄了自己的神經(jīng)信號(hào)，為此在保持正常工作的基礎(chǔ)上，還經(jīng)常在家自言自語(yǔ)或者放飛想象。
不過(guò)由于電極、線(xiàn)圈、信號(hào)接受器等裝置體積過(guò)大，頭部傷口也一直沒(méi)有愈合，在植入電極88天后，Kennedy在美國(guó)接受手術(shù)取出了植入腦內(nèi)的線(xiàn)圈和信號(hào)接受器，但由于其中三個(gè)電極已經(jīng)被腦組織緊緊包裹，最后未能取出，永遠(yuǎn)留在了Kenndey腦中。同時(shí)由于植入和取出手術(shù)過(guò)程的一些神經(jīng)損傷，留下了持續(xù)性的單側(cè)面癱。
鏈接：https://www.zhihu.com/question/599231157/answer/3014766280
在類(lèi)似腦機(jī)接口的試驗(yàn)中，永遠(yuǎn)不要操之過(guò)急。
這也印證了馬永杰的話(huà)。完成首例動(dòng)物試驗(yàn)誠(chéng)然是一次突破性的進(jìn)步，是從0到1的進(jìn)步；但抵達(dá)臨床是一個(gè)從1到100的過(guò)程，未來(lái)還有很遠(yuǎn)的路要走。
從優(yōu)化電極設(shè)計(jì)，驗(yàn)證其在動(dòng)物體內(nèi)長(zhǎng)期植入的安全性、可靠性，到采集后信號(hào)的進(jìn)一步分析、加工、轉(zhuǎn)化等工作，介入式腦機(jī)接口真正走到臨床，可能要5年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。
不過(guò)對(duì)于這樣的未來(lái)，我們似乎也有理由去期待。
相關(guān)報(bào)道：
