脑机接口“接入”现实 截瘫患者实现“脑控喝水”

据中央广播电视总台中国之声报道，54岁的杨先生因为车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤，此前长期处于四肢瘫痪状态。但在完成无线微创脑机接口植入手术之后，经过居家康复训练，他已经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。本周，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队召开无线微创脑机接口临床试验阶段进展总结会，宣布全球首例植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗颈髓损伤引起的四肢截瘫患者行为能力取得突破性进展。

“用脑电波控制原本已经瘫痪的肢体”，这样原本好像只在科幻小说里见过的情节，是如何通过医学技术来实现的？2月1日，团队负责人接受记者采访，揭秘了背后的原理和应用前景。

赵国光教授团队正在开展首例无线微创脑机接口植入手术（宣武医院供图）

2023年10月24日，两枚硬币大小的脑机接口处理器通过神经外科医生的操作植入高位截瘫患者杨先生的颅骨中，成功采集到感觉运动脑区颅内神经信号。这台手术由首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队共同完成，是无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity）的首例临床植入试验。手术后10天，患者出院回家。居家使用时，体外机隔着头皮给体内机供电，并接收脑内的神经信号，传送到电脑或者手机上，通过记录和解读这些信号，实现大脑和计算机之间直接通信。

宣武医院院长赵国光介绍，人体的动作源自大脑意念产生脑电波，就像指挥部发出调集连队的信号。患者因为神经系统受损，“指挥部”和“连队”之间的“通信”受阻，脑机接口就是帮助重新打通这个链路。

赵国光说：“他要去做的话是他的意念，有想法的时候局部就放电了，这些放电到底哪些是他要动作的，要算法算好了，然后电极还可以刺激，通过刺激让局部接收到信号，就像原来指挥部能够调集底下的这些连队，现在中间的道路阻断了、失联了。以前会认为就这样了，通不了。我们现在就是让指挥部依然在喊口号，跟底下的连队要接上这些信息，底下也可以反馈来，就要把原来阻断的地方打通了。”

患者杨先生通过无线微创脑机接口实现脑控抓握（宣武医院供图）

经过三个月的居家康复训练，杨先生目前可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主拿起水杯喝水等脑控功能，抓握准确率超过90%。科研团队介绍，这个项目在无线微创方面实现了两大突破，一方面通过植入脑机接口NEO，将内机埋在颅骨内，电极覆盖在硬膜外，在保证颅内信号质量的同时，不破坏神经组织；另一方面采用了近场无线供电和传输信号，植入颅骨的体内机无需电池。

无线微创植入脑机接口NEO系统及其体内机（宣武医院供图）

不过，大脑的不同区域对于语言、动作、视觉、听觉等有不同的分工，要把体内机安装在对应的位置，不用等到开颅手术中一处一处试验，而是可以通过无创的方式先作出定位。在宣武医院类脑智能临床转化研究中心，负责无液氦脑磁图仪的首席科学家蔡宾向记者介绍了这个原理。

蔡宾：可以先找到它到底是哪个位置在控制这些功能，然后我们把这些植入的电极放在它的隔壁，这样就可以实现最近距离，精准、无创的定位，然后为有创手术来提供术前的规划。

记者：这个过程需要多长时间？

蔡宾：大概只需要10分钟。每个功能区我们现在已经做到10分钟左右就可以完成了。它最大的难点就是我们功能区大致的位置是类似的，但是因为每个人大脑构型都不同，所以每个人的功能区都会有区别。所以我们就需要对个体的大脑进行精准的功能区的定位，因为每一个植入的电极其实是个性化的。

受访者介绍脑磁图仪的工作原理

对于这项新技术适合什么样的患者，宣武医院院长赵国光表示，杨先生能够参与临床试验，基本条件是他的病因和诊断清晰，同时也离不开他良好的居家照护条件，以及乐观积极，愿意拥抱新技术的态度。而在杨先生之前，这样的技术已经开始在癫痫等神经系统疾病的患者身上运用。

宣武医院神经外科医生杨彦枫说：“这就是模拟的实时的脑电，可以从病人体内采集到颅内的脑电，如果要是探索到有异常波的话，检测到之后就会发放一个刺激，然后把异常的波给打掉，这样就可以抑制癫痫病人的癫痫发作。”

受访者展示脑机接口记录的脑内活动信号

国家神经疾病医学中心科研转化部副主任魏鹏虎表示，脑机接口从研发角度分为两个层面：工学端和应用端，两者需要同等重视。

魏鹏虎说：“工学端主要是硬件的平台搭建、芯片的刻录、电极的制作、算法的开发等，但是脑机接口毕竟是要跟脑连接起来的，脑是应用端，比如治疗癫痫是什么样标准，治疗抑郁是什么样的流程等，这些场景的开发也是非常广阔的过程。”