近期，我國首例侵入式腦機(jī)接口的前瞻性臨床試驗(yàn)成功開展。這標(biāo)志著中國在侵入式腦機(jī)接口技術(shù)上成為繼美國之后，全球第二個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的國家。

臨床試驗(yàn)手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)。

該項(xiàng)研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心，聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院以及相關(guān)企業(yè)合作開展。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)物試驗(yàn)到人體試驗(yàn)的遞進(jìn)，確保了技術(shù)的成熟度、安全性和功能有效性，最終實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到臨床的突破。

一名因高壓電事故失去四肢的男性，在一場(chǎng)手術(shù)后，用腦海中的意念下象棋、玩賽車游戲，和普通人操作電腦觸摸板的速度相差無幾。

這不是科幻小說，而是近期真實(shí)發(fā)生在中國的醫(yī)學(xué)突破。

時(shí)間撥回到3年前。2022年，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了腦機(jī)接口系統(tǒng)的研發(fā)。當(dāng)時(shí)，這還只是個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科研構(gòu)想：能不能制造出一種足夠小的腦機(jī)接口系統(tǒng)，既能讀懂大腦的語言，又不打擾大腦的日常運(yùn)轉(zhuǎn)？

研發(fā)從概念驗(yàn)證做起，逐步推進(jìn)至技術(shù)預(yù)研、產(chǎn)品開發(fā)和定型，每一步都充滿挑戰(zhàn)——

電極若粗硬，容易引發(fā)腦組織炎癥甚至失效；手術(shù)若復(fù)雜，患者恢復(fù)期會(huì)很長，感染風(fēng)險(xiǎn)也高。

科學(xué)家們頂著數(shù)項(xiàng)挑戰(zhàn)，終于在2024年下半年，拿到了國內(nèi)首個(gè)侵入式腦機(jī)接口的注冊(cè)型檢測(cè)報(bào)告。

到了2025年上半年，一名符合臨床標(biāo)準(zhǔn)的受試者——因事故而四肢截肢的37歲男性，成為這項(xiàng)系統(tǒng)的首位“真實(shí)用戶”。

實(shí)時(shí)的“腦語言翻譯器”

據(jù)中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員趙鄭拓介紹，臨床試驗(yàn)受試者的背景、選擇標(biāo)準(zhǔn)和術(shù)前準(zhǔn)備經(jīng)過了嚴(yán)格的科學(xué)和倫理考量。

“受試者是完全性脊髓損傷或雙上肢截肢患者。在選擇受試者時(shí)，我們會(huì)看他的運(yùn)動(dòng)功能障礙程度，優(yōu)先考慮能通過腦機(jī)接口顯著改善生存質(zhì)量的患者，還考量受試者有無其他嚴(yán)重疾病、大腦運(yùn)動(dòng)皮層是否完整等?！壁w鄭拓說，“在為受試者進(jìn)行手術(shù)前，我們采用了功能磁共振成像聯(lián)合CT影像技術(shù)，重構(gòu)了受試者專屬三維模型與人腦運(yùn)動(dòng)皮層的詳細(xì)功能地圖，幫助確保植入位置的精確性。”

腦智卓越中心研制的植入體。受訪者供圖

手術(shù)采用了一種顛覆傳統(tǒng)的“嵌入式”方法：不用整個(gè)打開顱骨，只需要在大腦運(yùn)動(dòng)皮層上方的顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設(shè)備，再在凹槽中打一個(gè)5毫米的穿刺孔，用鎢針將像兩根輕薄絲帶一樣的柔性神經(jīng)電極從穿刺孔“埋入”腦組織中。

這個(gè)柔性神經(jīng)電極實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)核心指標(biāo)的突破。記者了解到，相比以往產(chǎn)品，如美國Neuralink的神經(jīng)電極，它具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先在尺寸上，該神經(jīng)電極截面積僅為Neuralink電極的1/7到1/5，是全球最小尺寸的神經(jīng)電極，僅約頭發(fā)絲的1/100，這極大降低了植入創(chuàng)傷。再者，柔性指標(biāo)上，電極柔性超過Neuralink百倍，讓腦細(xì)胞幾乎“意識(shí)”不到異物存在，最大程度上減少了對(duì)腦組織的損傷和炎癥反應(yīng)。

超柔性電極僅約頭發(fā)絲1/100。

人腦每一秒鐘釋放出成千上萬的神經(jīng)沖動(dòng)，這些沖動(dòng)編碼了人的意圖。過去，如何在毫秒級(jí)別內(nèi)把這些信號(hào)實(shí)時(shí)提取、分析，并生成精確的電腦控制指令，是一個(gè)全世界都在攻關(guān)的難題。

腦機(jī)接口設(shè)備植入后，能否實(shí)時(shí)讀取腦神經(jīng)信號(hào)并完成運(yùn)動(dòng)解碼，是腦機(jī)接口技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)需在十幾毫秒窗口期內(nèi)完成神經(jīng)信號(hào)的特征提取、運(yùn)動(dòng)意圖解析及控制指令生成全流程。

研究團(tuán)隊(duì)的核心創(chuàng)新點(diǎn)，是自主研發(fā)的在線學(xué)習(xí)框架，它就像實(shí)時(shí)的“腦語言翻譯器”，可以根據(jù)不同時(shí)間段大腦信號(hào)的細(xì)微變化，不斷調(diào)整參數(shù)，逐漸“聽懂”用戶的意圖，實(shí)現(xiàn)真正的“人腦—機(jī)器”協(xié)同。

不僅如此，它還能做到“跨天穩(wěn)定”。即使今天和明天的大腦活動(dòng)模式有些許不同，系統(tǒng)也不會(huì)“罷工”，依舊能精準(zhǔn)解碼。

重新找回“動(dòng)手”的感覺

術(shù)后至今僅用2—3周的適應(yīng)性訓(xùn)練，受試者便實(shí)現(xiàn)了像正常人一樣打字、發(fā)短信、玩電腦游戲。

這位經(jīng)歷重大事故的男子，在腦機(jī)接口系統(tǒng)的協(xié)助下，重新找回“動(dòng)手”的感覺，一點(diǎn)點(diǎn)重建與世界的連接。

下一步，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還會(huì)嘗試讓受試者使用機(jī)械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。

后續(xù)還將涉及對(duì)復(fù)雜物理外設(shè)進(jìn)行控制，例如對(duì)機(jī)器狗、具身智能機(jī)器人等智能代理設(shè)備的控制，從而拓展他的生活邊界。

據(jù)悉，該腦機(jī)接口系統(tǒng)有望在未來獲批注冊(cè)上市后幫助完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者群體，通過腦機(jī)接口技術(shù)控制外部設(shè)備恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，改善生存質(zhì)量。

趙鄭拓說：“這次試驗(yàn)不僅標(biāo)志著中國成為第二個(gè)實(shí)現(xiàn)侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)的國家，也對(duì)國際同行釋放信號(hào)——中國團(tuán)隊(duì)有很強(qiáng)的核心技術(shù)原始創(chuàng)新能力和臨床轉(zhuǎn)化能力，能獨(dú)立完成從研發(fā)到應(yīng)用的閉環(huán)?！保ㄓ浾?周姝蕓）