每日經(jing)濟新聞 2023-05-05 17:22:17
每經編輯|李澤(ze)東
據北京日報報道,5月4日,全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功。試驗在猴腦內實現了介入式腦機接口腦控機械臂,對推動腦科學領域研究具有重要意義,標志著我國腦機接口技術躋身國際領先行列。

試驗通過介入式腦機接口實(shi)現動物(wu)主動控制機械(xie)臂 (圖片(pian)來源:南開(kai)科(ke)研團(tuan)隊)
此次試驗由南開大學教授段峰團隊牽頭,與中國人民解放軍總醫院(301醫院)、上海心(xin)瑋醫(yi)療科技(ji)(ji)股份有限公司聯合完成(cheng)。試(shi)驗是在前期介入式(shi)腦機接口動物(羊)試(shi)驗基礎上取得的(de)進一步(bu)成(cheng)果,實現(xian)了介入式(shi)腦電信(xin)號(hao)從被(bei)動采(cai)集到主(zhu)動控制的(de)技(ji)(ji)術(shu)飛躍,突破了血(xue)管內腦電信(xin)號(hao)采(cai)集、介入式(shi)腦電信(xin)號(hao)識別等核(he)心(xin)技(ji)(ji)術(shu)。

介入式腦機接口非人靈長類動物試驗手術實景 (圖片來(lai)源:南開科研團隊)
腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou)技術(shu)(shu)(shu)可以將(jiang)(jiang)腦(nao)(nao)(nao)(nao)電(dian)信號轉換為(wei)控制(zhi)指令,從(cong)而(er)幫助運動功能障礙患者如腦(nao)(nao)(nao)(nao)卒中、漸凍(dong)癥等與外部設備交互,提升生活質量。技術(shu)(shu)(shu)研究過程中發(fa)現,侵(qin)(qin)入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou)創傷(shang)大(da),例如美國馬斯克的(de)(de)Neuralink公司侵(qin)(qin)入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou)試驗(yan)猴已有多只死亡;非侵(qin)(qin)入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou)易受大(da)腦(nao)(nao)(nao)(nao)容積導體效應的(de)(de)影響,腦(nao)(nao)(nao)(nao)電(dian)信號長期穩定性(xing)差。段峰團隊牽頭研發(fa)的(de)(de)介(jie)入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou)通過介(jie)入(ru)手術(shu)(shu)(shu)將(jiang)(jiang)介(jie)入(ru)腦(nao)(nao)(nao)(nao)電(dian)傳(chuan)感器(qi)貼(tie)附(fu)在猴腦(nao)(nao)(nao)(nao)血管(guan)壁上(shang),無需開(kai)顱手術(shu)(shu)(shu)即可采集到顱內腦(nao)(nao)(nao)(nao)電(dian)信號,相較于傳(chuan)統侵(qin)(qin)入(ru)式(shi)(shi)和非侵(qin)(qin)入(ru)式(shi)(shi)腦(nao)(nao)(nao)(nao)機接口(kou)(kou)(kou),兼顧了安全性(xing)、識別穩定性(xing)。



圖片來源:視頻截圖
此次試驗的介入手術由解放軍總醫院第一醫學中心神經外科吳東東團隊操作完成。介入式腦電傳感器通過頸靜脈,進入矢狀竇,到達猴運動皮層腦區。在術后成功采集并識別到非人靈長類動物介入式腦電信號,實現了動物對機械臂的主動控制。

段(duan)峰教授(右四)及其(qi)團隊成員 (圖片(pian)來源(yuan):南開科研團隊)
段峰介(jie)紹(shao),此次(ci)在非人靈長類動物腦(nao)(nao)內開展的介(jie)入式腦(nao)(nao)機接口(kou)試驗(yan)研(yan)(yan)究(jiu)成果,促進了介(jie)入式腦(nao)(nao)機接口(kou)從(cong)實驗(yan)室前(qian)瞻性研(yan)(yan)究(jiu)向(xiang)臨床應(ying)用(yong)邁進,有助(zhu)于推動醫(yi)療企業(ye)產業(ye)升級,通過醫(yi)工(gong)結合打(da)造高端醫(yi)療設(she)備民族品牌,未(wei)來(lai)在腦(nao)(nao)疾病醫(yi)療康復領域市(shi)場前(qian)景廣闊(kuo)。
據光明(ming)網報(bao)道,腦(nao)(nao)機(ji)接口(kou),顧(gu)名思(si)義,就是大(da)(da)腦(nao)(nao)和(he)計算機(ji)之間的(de)接口(kou),指大(da)(da)腦(nao)(nao)與計算機(ji)的(de)直接連接。一(yi)(yi)方面大(da)(da)腦(nao)(nao)要發出指令實現對外部設備的(de)控制;另一(yi)(yi)方面外部設備也(ye)要不斷地給(gei)大(da)(da)腦(nao)(nao)發送各種(zhong)各樣(yang)的(de)反饋信息,讓大(da)(da)腦(nao)(nao)及時調整(zheng)控制策略,維持(chi)整(zheng)個系統(tong)的(de)穩定性。
一(yi)個典型的(de)腦機接口(kou)(kou)系(xi)統包括三個部分(fen):信(xin)號采(cai)集(ji)、信(xin)號分(fen)析和(he)(he)設備控(kong)制(zhi)。腦機接口(kou)(kou)系(xi)統可(ke)以(yi)(yi)根(gen)據(ju)腦信(xin)號采(cai)集(ji)的(de)方式(shi),分(fen)為侵入式(shi)和(he)(he)非侵入式(shi)腦機接口(kou)(kou);也可(ke)以(yi)(yi)根(gen)據(ju)腦機接口(kou)(kou)范式(shi)/感覺(jue)刺激(ji)/采(cai)用的(de)信(xin)號進行分(fen)類,可(ke)分(fen)為單一(yi)范式(shi)/單一(yi)感覺(jue)刺激(ji)/單一(yi)腦信(xin)號的(de)腦機接口(kou)(kou)和(he)(he)混合腦機接口(kou)(kou)。
1924年,德國醫生漢(han)斯·貝格爾首次(ci)發(fa)現并無創記錄腦電信號,開啟了(le)人們對大腦與腦機(ji)接(jie)(jie)口的(de)探索。時至(zhi)今日,近百年的(de)時間(jian)里,腦機(ji)接(jie)(jie)口取得(de)了(le)飛速的(de)發(fa)展,已(yi)被應用于(yu)醫療健康、狀態檢(jian)測、智(zhi)能生活、國防安(an)全(quan)等眾多(duo)場景,被美(mei)國、歐盟、日本、韓國等眾多(duo)發(fa)達經(jing)濟體視作戰(zhan)略級科技。據麥肯錫咨(zi)詢公(gong)司(si)預(yu)測,未來10到(dao)20年,全(quan)球(qiu)腦機(ji)接(jie)(jie)口產(chan)業將(jiang)產(chan)生最多(duo)2000億(yi)美(mei)元(yuan)的(de)經(jing)濟價值。

圖片來源:視覺中國
美(mei)國(guo)早(zao)在1989年(nian)(nian)就率先提出全(quan)(quan)國(guo)性的(de)腦科學計劃(hua),并把20世紀最后10年(nian)(nian)命(ming)名(ming)為“腦的(de)10年(nian)(nian)”,他們還在2013年(nian)(nian)提出被認(ren)為可(ke)與人類基因組(zu)計劃(hua)相媲美(mei)的(de)“腦計劃(hua)”,旨在探索(suo)人類大腦工(gong)作機制、繪(hui)制腦活動全(quan)(quan)圖、推動神(shen)經(jing)科學研究、針對目前無法治愈的(de)大腦疾(ji)病開發新(xin)療法。
1991年(nian),歐(ou)洲(zhou)出(chu)臺“歐(ou)洲(zhou)腦(nao)(nao)(nao)10年(nian)”計(ji)劃。2013年(nian)1月,歐(ou)盟(meng)委(wei)員會宣布人(ren)(ren)腦(nao)(nao)(nao)工程入選“未來新興旗艦技術項目”,并(bing)設立專項研發(fa)計(ji)劃“人(ren)(ren)類大腦(nao)(nao)(nao)計(ji)劃”,可在10年(nian)內(2013年(nian)至2023年(nian))獲得10億歐(ou)元經費。日(ri)(ri)本腦(nao)(nao)(nao)/思維計(ji)劃(通過用于疾病研究的集成神經技術繪制(zhi)腦(nao)(nao)(nao)圖(tu)),于2014年(nian)6月啟動,計(ji)劃開發(fa)腦(nao)(nao)(nao)圖(tu)繪制(zhi)技術,并(bing)繪制(zhi)人(ren)(ren)類腦(nao)(nao)(nao)圖(tu)譜。該項目在10年(nian)內受到共400億日(ri)(ri)元的資(zi)助(zhu)。
2006年,美國(guo)布朗大(da)學研究團(tuan)隊完(wan)成(cheng)首個(ge)大(da)腦(nao)(nao)運動皮(pi)層腦(nao)(nao)機接口(kou)(kou)設備(bei)(bei)植(zhi)(zhi)入(ru)手術(shu),四肢癱瘓(huan)的(de)(de)病人(ren)(ren)能(neng)夠通過運動意圖來(lai)完(wan)成(cheng)機械(xie)臂控制、電腦(nao)(nao)光標控制等任(ren)務。2012年,腦(nao)(nao)機接口(kou)(kou)設備(bei)(bei)已(yi)能(neng)夠勝任(ren)更復雜和廣泛(fan)的(de)(de)操(cao)作(zuo),國(guo)外(wai)有團(tuan)隊為一位(wei)癱瘓(huan)女士植(zhi)(zhi)入(ru)了96個(ge)電極的(de)(de)腦(nao)(nao)機接口(kou)(kou)設備(bei)(bei),讓這位(wei)女士用大(da)腦(nao)(nao)操(cao)控機械(xie)臂實現自(zi)己喝水(shui)、吃飯(fan)、打(da)字、與人(ren)(ren)交流(liu)等。2014年巴西足球(qiu)世(shi)界杯開(kai)幕式,高位(wei)截癱青年朱利亞諾·皮(pi)諾特在(zai)腦(nao)(nao)機接口(kou)(kou)與人(ren)(ren)工外(wai)骨骼技術(shu)的(de)(de)幫助下開(kai)出一球(qiu)。近十(shi)幾(ji)年來(lai),腦(nao)(nao)機接口(kou)(kou)不(bu)斷接近了人(ren)(ren)們過去在(zai)科幻作(zuo)品中看(kan)到(dao)的(de)(de)未(wei)來(lai)形象。
我國也(ye)(ye)高度重視(shi)腦(nao)(nao)機(ji)接口技(ji)術(shu)發展,已將“腦(nao)(nao)科(ke)學(xue)(xue)和類腦(nao)(nao)研(yan)究”列(lie)入國家重大科(ke)技(ji)創新和工程項目。中國科(ke)學(xue)(xue)院也(ye)(ye)于2022年初(chu)成(cheng)立腦(nao)(nao)科(ke)學(xue)(xue)和智能技(ji)術(shu)卓(zhuo)越創新中心(xin)。
2023年2月,中(zhong)國腦機(ji)(ji)接(jie)口產(chan)業聯盟成(cheng)立,將(jiang)積極發(fa)揮政產(chan)學研用(yong)橋梁(liang)紐帶作用(yong),為我國腦機(ji)(ji)接(jie)口、腦機(ji)(ji)交(jiao)互、腦機(ji)(ji)智能領(ling)(ling)域規(gui)劃布(bu)局提供支撐(cheng)(cheng)建議,加(jia)強跨領(ling)(ling)域與(yu)行(xing)業交(jiao)流,推動技術創新與(yu)應用(yong)探索,開展標(biao)準(zhun)和測試研究,培育和構建產(chan)業生態,以便更(geng)好地(di)支撐(cheng)(cheng)我國經濟、科技和社會發(fa)展。
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