中國品牌博覽會(hui)上，腦(nao)機(ji)工作(zuo)人員用腦(nao)機(ji)科技(ji)操控(kong)的(de)接口(kou)技(ji)術假肢寫毛筆字。新(xin)華(hua)社記者 方 喆攝

　　右手戴上驅動氣動手套，應用穩穩握住水杯，前景拿起、廣闊喝水、腦機百姓彩票大廳放(fang)下……截(jie)癱患(huan)者(zhe)老楊實(shi)現(xian)了(le)(le)自主“腦(nao)(nao)控”喝水。接(jie)口(kou)技術今(jin)年1月，應用首都醫科大學(xue)宣武醫院和(he)清華大學(xue)團隊宣布(bu)，前景他們成(cheng)功進行(xing)了(le)(le)無線微創腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)口(kou)臨(lin)床(chuang)試驗(yan)，廣(guang)闊患(huan)者(zhe)行(xing)為能力取得突破性(xing)進展。腦(nao)(nao)機(ji)

　　用腦(nao)電(dian)活(huo)動(dong)控制動(dong)作、接口技術通過微小電(dian)流讓腦(nao)細胞(bao)和計算機(ji)之間“互動(dong)”……這些過去(qu)只出現在(zai)科幻小說(shuo)里(li)的(de)應用場景，正在(zai)腦(nao)機(ji)接口技術的(de)前景發展(zhan)和應用中逐步走進現實(shi)。腦(nao)機(ji)接口被稱為人(ren)腦(nao)與外界溝通交流的(de)廣闊“信(xin)息(xi)高速(su)公路”，是(shi)新一(yi)代(dai)人(ren)機(ji)交互和人(ren)機(ji)混合智能的(de)前沿技術，有望成為促進經濟社(she)會(hui)發展(zhan)、改善民生健康的(de)未來產業(ye)。

　　通過記錄和解(jie)讀(du)大腦信(xin)號，實現(xian)大腦與設備(bei)間的信(xin)息(xi)交換

　　截癱患者老楊今年50多歲，此前因車禍引起頸椎處脊髓完全性損傷，四肢癱瘓長達14年。2023年10月，首都醫科大學宣武醫院趙國光教授團隊、清華大學醫學院洪波教授團隊共同完成了無線微創腦機接口臨床試驗。快3百姓彩票試驗中，科研人員(yuan)將(jiang)2枚硬幣大小的腦機接口處理器植入老楊(yang)顱骨中，再通過采集顱內神經信號，使他利用腦電活動(dong)(dong)驅動(dong)(dong)氣動(dong)(dong)手套實現了自主“腦控”喝(he)水。

　　據介紹(shao)，該系統采用無線(xian)微創設(she)計，體內機(ji)(ji)埋在(zai)(zai)患者(zhe)顱骨內，電(dian)極覆蓋在(zai)(zai)硬(ying)膜外（硬(ying)膜位于(yu)顱骨和大腦皮層之間，起到保護神經組織(zhi)作用），不損(sun)傷大腦細胞(bao)。使用時(shi)，體外機(ji)(ji)利(li)用近場無線(xian)供電(dian)和信號(hao)傳輸技術，隔(ge)著(zhu)頭皮給體內機(ji)(ji)供電(dian)，并接收腦內的神經信號(hao)，傳送到電(dian)腦或者(zhe)手(shou)機(ji)(ji)上(shang)，借助(zhu)解(jie)碼算(suan)法(fa)實現腦機(ji)(ji)接口通(tong)信。

　　經過數月的居家康復訓練，老楊抓握準確率超過90%，脊髓損傷的臨床評分和感覺誘發電位響應也有了顯著改善。2023年12月，這套系統的第二例脊髓損傷患者植入手術在首都醫科大學附屬北京天壇醫院成功進行，經過一段時間的康復訓練，患者不但能夠抓握水瓶，還可控制電腦屏幕上的百姓彩票首頁光標移動。

　　這兩項無線微(wei)創腦機接口(kou)臨床(chuang)試驗分別通過(guo)宣(xuan)武醫(yi)(yi)院(yuan)、天壇醫(yi)(yi)院(yuan)的(de)(de)倫理審查，并進行了國際和國內植(zhi)入醫(yi)(yi)療器械臨床(chuang)試驗注冊(ce)。首都醫(yi)(yi)科大(da)學宣(xuan)武醫(yi)(yi)院(yuan)院(yuan)長趙國光說：“醫(yi)(yi)工交叉融(rong)合推動了腦機接口(kou)的(de)(de)創新(xin)發展，該(gai)技術在幫助脊髓(sui)損傷、癲癇等腦疾病患者康復(fu)方面具有廣闊的(de)(de)應用前景。”

　　腦(nao)機(ji)接口(kou)在人或動物大(da)腦(nao)與外部設備之間(jian)創建了通信和控(kong)制“通道”，它通過記錄和解讀大(da)腦(nao)信號，實現大(da)腦(nao)與設備間(jian)的(de)信息(xi)交換(huan)。

　　腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)(kou)又可分為(wei)輸(shu)(shu)出(chu)型(xing)和(he)輸(shu)(shu)入型(xing)兩(liang)種(zhong)。輸(shu)(shu)出(chu)型(xing)腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)(kou)主要(yao)由(you)大腦(nao)(nao)向外部(bu)設備輸(shu)(shu)出(chu)通信或控制指(zhi)令(ling)，在不依賴外周神經(jing)或肌(ji)肉的(de)(de)條件下，把用戶的(de)(de)感知覺、表象、認知和(he)思維(wei)等直(zhi)接(jie)轉化為(wei)動(dong)作。這種(zhong)腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)(kou)較(jiao)為(wei)常見，老楊使用的(de)(de)就是(shi)這種(zhong)類型(xing)的(de)(de)腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)(kou)。

　　還有一類(lei)是(shi)輸(shu)入(ru)型腦機接口(kou)。它主要由外部設備或機器繞過外周(zhou)神經或肌肉(rou)系統(tong)直(zhi)接向大腦輸(shu)入(ru)電、磁、聲和(he)光等刺激或神經反饋，以調控(kong)中(zhong)樞神經活動，目前已在治療聽覺障礙方面(mian)得(de)到應用(yong)。

　　對于輸出型腦(nao)(nao)機接口來說，如(ru)何獲取腦(nao)(nao)信號至關(guan)重要。作為腦(nao)(nao)機接口的(de)關(guan)鍵(jian)采集器(qi)件(jian)，電極(ji)決定(ding)著所采集腦(nao)(nao)信號的(de)質(zhi)量和最終(zhong)的(de)控制效果。目前在技術路(lu)徑上，腦(nao)(nao)機接口又分為侵(qin)入式(shi)（有創）和非侵(qin)入式(shi)（無創）兩大(da)方向。

　　侵入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)機(ji)接口(kou)(kou)是指(zhi)通過(guo)開顱手術的(de)方式(shi)(shi)將能夠(gou)接收信號(hao)(hao)(hao)的(de)電(dian)極植入(ru)腦(nao)中，這(zhe)種(zhong)技(ji)(ji)術需要(yao)把電(dian)極長期放置在腦(nao)中。近(jin)年來，隨著微納加工(gong)技(ji)(ji)術和(he)電(dian)極材料不斷發展，侵入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)機(ji)接口(kou)(kou)向(xiang)著柔性(xing)、小型化、高通量和(he)集成化發展，但(dan)依然無法覆蓋全(quan)腦(nao)范圍(wei)。非侵入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)機(ji)接口(kou)(kou)不會破壞(huai)人(ren)的(de)身體和(he)組(zu)織，只在頭皮表面采集極其細微的(de)大腦(nao)信號(hao)(hao)(hao)。這(zhe)類腦(nao)機(ji)接口(kou)(kou)具有可動態監測全(quan)腦(nao)信號(hao)(hao)(hao)、系統簡單易操作(zuo)、生物相容性(xing)和(he)安全(quan)性(xing)好等特點，但(dan)獲(huo)取(qu)的(de)腦(nao)電(dian)信號(hao)(hao)(hao)容易受到外界干擾，對信號(hao)(hao)(hao)感知(zhi)處(chu)理技(ji)(ji)術要(yao)求(qiu)高。

　　醫療(liao)健康(kang)領域(yu)是腦機接口(kou)最(zui)主要的(de)應用(yong)陣地。北京腦科學與類(lei)腦研究所聯(lian)合(he)所長羅敏敏說(shuo)：“包括對(dui)高位(wei)截(jie)癱患(huan)者進行語言解(jie)(jie)碼、運動(dong)解(jie)(jie)碼，治療(liao)癲癇、抑郁癥等疾病，甚至(zhi)把(ba)圖像處理成電(dian)信號(hao)來刺激(ji)視(shi)覺(jue)皮層，讓盲人(ren)恢復一定(ding)的(de)視(shi)覺(jue)。這些都是未來值得期待的(de)腦機接口(kou)應用(yong)場景。”

　　我國腦(nao)機接(jie)口創新生態不斷完善，技術持(chi)續深入迭代(dai)，向著規模(mo)化(hua)方向發展

　　“意念控制”聽起(qi)來很科(ke)幻(huan)，它(ta)是(shi)如何(he)實(shi)現的(de)？實(shi)際(ji)上，患者簡單的(de)一個動作，卻是(shi)一個復雜的(de)技術過(guo)程，也凝結著很多(duo)領域科(ke)研人員的(de)共同努力。

　　首先，腦機(ji)接口運(yun)轉包含(han)記錄、解碼、控(kong)(kong)制(zhi)和反(fan)饋4個階段。羅敏敏舉例，在自主(zhu)“腦控(kong)(kong)”喝水的(de)過程中，腦機(ji)接口記錄人的(de)思維變化引(yin)起的(de)神(shen)經細(xi)胞電(dian)活動(dong)，解碼后把信息傳輸給驅動(dong)氣(qi)動(dong)手(shou)套(tao)并控(kong)(kong)制(zhi)其運(yun)動(dong)，進而得到視覺(jue)和觸覺(jue)上的(de)反(fan)饋。

　　天(tian)津(jin)大學副校長(chang)明東說：“腦機接口綜(zong)合了(le)醫學、計(ji)算機、電子、機械、材料等多個(ge)學科的先進理論與前(qian)沿技術(shu)。”

　　近年(nian)(nian)來，隨著生物(wu)醫學(xue)工(gong)(gong)程(cheng)、神經工(gong)(gong)程(cheng)與(yu)康復工(gong)(gong)程(cheng)、認知神經科學(xue)與(yu)心理(li)科學(xue)、人工(gong)(gong)智能等領域的發(fa)展(zhan)，腦(nao)機(ji)接口工(gong)(gong)程(cheng)化進度加快，產業化發(fa)展(zhan)明顯提速。在(zai)2014年(nian)(nian)巴西世界(jie)杯揭幕戰上，截癱青(qing)年(nian)(nian)朱利亞(ya)諾(nuo)·平托就在(zai)腦(nao)機(ji)接口技(ji)術的輔助下(xia)為足球比賽開球；2016年(nian)(nian)，在(zai)神舟十(shi)一號載(zai)人飛船飛行過程(cheng)中(zhong)，我國(guo)航天(tian)員完成了(le)腦(nao)機(ji)交互技(ji)術的在(zai)軌驗證；國(guo)際(ji)上多個團隊通過腦(nao)機(ji)接口技(ji)術，幫(bang)助患者實(shi)現了(le)“意(yi)念打字”“意(yi)念說(shuo)話(hua)”等功能……

　　近年(nian)來(lai)，我國腦(nao)機接(jie)口創(chuang)新生態不斷完善，技術(shu)持續深入迭代，產品服務供(gong)給(gei)日(ri)益(yi)豐富，向著規模化方向發展。

　　2023年初(chu)(chu)，“智能腦(nao)機系統增強計劃”在北(bei)(bei)京(jing)腦(nao)科學與類(lei)腦(nao)研究所啟動，力(li)爭(zheng)在3到5年內(nei)突破侵入(ru)式(shi)腦(nao)機接口方(fang)面的關(guan)鍵技(ji)術，并(bing)在臨床上實現初(chu)(chu)步應用。北(bei)(bei)京(jing)還采用“基(ji)金+企業(ye)”的組織(zhi)模式(shi)，成立了北(bei)(bei)京(jing)北(bei)(bei)腦(nao)創業(ye)投資基(ji)金（有限合伙）和北(bei)(bei)京(jing)芯(xin)智達神經技(ji)術有限公(gong)司。

　　目前，芯智達公司與國內多家高(gao)(gao)(gao)校院所合作，已(yi)(yi)布(bu)局(ju)立(li)項(xiang)10余個創新項(xiang)目，各項(xiang)研(yan)發(fa)(fa)工作取得(de)了階段性(xing)進(jin)展。芯智達公司業務發(fa)(fa)展總(zong)監李(li)園介紹：“我們研(yan)發(fa)(fa)的‘北腦一號’‘北腦二(er)(er)號’腦機系統，前者采用皮(pi)層電(dian)極(ji)技(ji)術，目前已(yi)(yi)完成柔性(xing)高(gao)(gao)(gao)密度腦皮(pi)層電(dian)極(ji)、高(gao)(gao)(gao)性(xing)能(neng)腦電(dian)數據采集設(she)備等(deng)核心部件研(yan)發(fa)(fa)和動物實驗(yan)驗(yan)證(zheng)；后者對標國際(ji)先進(jin)的高(gao)(gao)(gao)通量(liang)柔性(xing)微絲電(dian)極(ji)技(ji)術，結合大通道高(gao)(gao)(gao)速(su)神經電(dian)信(xin)號采集設(she)備和運(yun)動想象解碼算法，目前有線版本已(yi)(yi)實現(xian)獼猴對二(er)(er)維(wei)運(yun)動光(guang)標的靈活(huo)‘腦控’攔截(jie)。”

　　天津大學神(shen)經工(gong)程團隊(dui)是國(guo)內最早從(cong)事腦(nao)機(ji)接口研(yan)究的團隊(dui)之(zhi)一(yi)。明東介紹，“神(shen)工(gong)”系列產品實現(xian)了主動(dong)康(kang)復(fu)訓練對皮層、肌肉活動(dong)的同(tong)步整合與協(xie)同(tong)，取得了運(yun)動(dong)康(kang)復(fu)領域的突破。比如，神(shen)經調控式(shi)機(ji)械(xie)(xie)外骨骼系統“神(shen)工(gong)—神(shen)甲(jia)(jia)”，核心部件獲批國(guo)家(jia)(jia)醫療器(qi)械(xie)(xie)注冊(ce)證，關鍵技術在國(guo)內多(duo)家(jia)(jia)三甲(jia)(jia)醫院開展了逾(yu)千例臨床試驗。

　　“我國腦(nao)機(ji)接口在軟件、關(guan)鍵算法(fa)、典型應(ying)用(yong)等方面均取得了一定的創新(xin)性突破(po)。”明東(dong)說，但腦(nao)機(ji)接口走向更廣泛的應(ying)用(yong)，還需(xu)要不斷探索(suo)創新(xin)，并通過實踐來(lai)檢驗(yan)成效。

　　加快(kuai)突破底層和關鍵技術，培育(yu)高(gao)質量(liang)復合型人才(cai)，建(jian)立健全相關產業鏈

　　目前，腦機(ji)接口解(jie)碼的大部分仍(reng)是(shi)頭皮腦電，很多大腦內部的神經元(yuan)還(huan)是(shi)無法解(jie)析；應用層面更多停(ting)留在臨床試驗階段，還(huan)沒(mei)有形成大眾化、市場化的產品。

　　明東舉例，腦(nao)神經(jing)信號的(de)產(chan)生和表(biao)達是一(yi)個非常復雜的(de)過(guo)程，需要在繁雜的(de)神經(jing)表(biao)征中尋找到特定意圖(tu)對(dui)應的(de)神經(jing)活動模式(shi)，并(bing)通過(guo)高(gao)效(xiao)的(de)算法把這些(xie)信號有效(xiao)解析出(chu)來。“后續還(huan)涉及(ji)神經(jing)肌肉(rou)刺(ci)激、外部機械(xie)控制(zhi)、給受試者呈(cheng)現反(fan)饋等很多步驟，可以說(shuo)是一(yi)個復雜的(de)閉環過(guo)程。”

　　我國(guo)高度(du)重視腦(nao)機(ji)接(jie)(jie)口(kou)技(ji)(ji)術發展(zhan)(zhan)(zhan)。“十四五(wu)”規劃(hua)綱要提出，在(zai)類腦(nao)智能(neng)等前沿科技(ji)(ji)和(he)產(chan)(chan)業變革領域，組織(zhi)(zhi)實施未(wei)來(lai)產(chan)(chan)業孵化與加(jia)速計劃(hua)，謀劃(hua)布局一批(pi)未(wei)來(lai)產(chan)(chan)業。羅(luo)敏敏認為，我國(guo)腦(nao)機(ji)接(jie)(jie)口(kou)單點技(ji)(ji)術突(tu)破(po)加(jia)快、產(chan)(chan)業鏈(lian)較(jiao)為齊(qi)全，但(dan)系統集成能(neng)力有(you)待(dai)提升，專利多而不優現象比較(jiao)突(tu)出。未(wei)來(lai)應在(zai)明確任務導向、長周期穩定支(zhi)持(chi)的(de)基礎上，加(jia)快突(tu)破(po)底(di)層和(he)關鍵(jian)技(ji)(ji)術，鼓勵開展(zhan)(zhan)(zhan)有(you)組織(zhi)(zhi)科研，注(zhu)重基礎研究、產(chan)(chan)業發展(zhan)(zhan)(zhan)與臨床實際(ji)相結(jie)合(he)。加(jia)強主(zhu)管部門之間(jian)的(de)聯動(dong)協調，促進政策落地更具實效。

　　明東建(jian)議，要引(yin)導高水(shui)平大學(xue)通(tong)過設(she)置交(jiao)叉學(xue)科等(deng)方(fang)式，培育高質量復合型人(ren)才。同時，鼓勵校企共建(jian)高水(shui)平科研創新平臺，聯合承接(jie)腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)口(kou)領(ling)域重點攻關任務，解(jie)決產業化落地難題，建(jian)立(li)健全相關產業鏈。要科學(xue)對待腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)口(kou)研究成果，避免炒作、夸大、概念(nian)化腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)口(kou)技術。

　　2023年(nian)9月(yue)，科(ke)技(ji)部(bu)等部(bu)門聯合(he)印發(fa)的(de)《科(ke)技(ji)倫(lun)(lun)理審(shen)(shen)查辦(ban)法(fa)（試行）》明確規(gui)(gui)定，涉及以人(ren)為研(yan)(yan)究(jiu)參與者的(de)科(ke)技(ji)活動，應當進行科(ke)技(ji)倫(lun)(lun)理審(shen)(shen)查，且明確規(gui)(gui)定了(le)高等學(xue)校、科(ke)研(yan)(yan)機(ji)構、醫療衛生機(ji)構、企業等是(shi)本單位(wei)科(ke)技(ji)倫(lun)(lun)理審(shen)(shen)查管(guan)理的(de)責任主體。2023年(nian)12月(yue)，國家科(ke)技(ji)倫(lun)(lun)理委(wei)員會人(ren)工智(zhi)能倫(lun)(lun)理分委(wei)員會編制《腦(nao)機(ji)接口研(yan)(yan)究(jiu)倫(lun)(lun)理指引》，為腦(nao)機(ji)接口研(yan)(yan)究(jiu)合(he)規(gui)(gui)開展，防范腦(nao)機(ji)接口研(yan)(yan)究(jiu)與技(ji)術應用過程中的(de)科(ke)技(ji)倫(lun)(lun)理風險，提出(chu)了(le)指導。

　　羅敏敏表示，腦(nao)機接(jie)口發展面臨(lin)著科技(ji)(ji)倫理、安全性(xing)、有(you)效性(xing)驗(yan)證等方面的挑戰，需進一步在(zai)技(ji)(ji)術提供(gong)方、使用者、政策制定者和社(she)會(hui)公(gong)眾(zhong)之(zhi)間凝聚共識，充分(fen)了解潛在(zai)風險(xian)和收益(yi)，給予(yu)腦(nao)機接(jie)口技(ji)(ji)術創新的合理靈活(huo)度，同(tong)時確保(bao)行業(ye)健康有(you)序發展。（谷業(ye)凱 楊彥帆）