當腦機接口走入生活 會為我們帶來哪些新可能？

“十五五”規劃

建議明確將腦機接口

作為前瞻布局的未來產業

作為交叉學科

腦機接口涉及神經科學、材料、

芯片、AI、臨床醫學等多領域深度協同

經過多年培育發展

正從實驗室邁向臨床應用

腦機接口將會為我們帶來

哪些新可能？

全植入無線腦機接口

完成首例臨床試驗

近日，由我國科研人員自主研發的國內首款、國際第二款內置電池的全植入、全無線、多功能腦機接口產品，在復旦大學附屬華山醫院成功完成首例臨床試驗，為一名肩部以下完全不能動的高位截癱8年的患者帶來了生活新希望。

畫面上這位年僅28歲的高位截癱患者，正在通過意念操控光標，瀏覽網頁、游戲互動等，還可以連接控制氣囊手套、智能輪椅、智能家居甚至人形機器人等多類物理設備。

上海腦虎科技有限公司創始人兼首席科學家 陶虎：病人都能很好地通過他們的意念，跟這些物理設備進行對接。這樣的話也可以從患者本身的意念世界到數字世界，也可以到我們真實的三維的物理世界。

作為國內首款，全球第二款內置電池的腦機接口產品，所有的核心模塊，包括電池都被完全植入患者體內，體表沒有任何線纜接口，團隊介紹，這是為了在物理層面避免外露系統可能導致的感染風險。同時，團隊還將無線供能與無線數據傳輸相結合，在日常生活中，患者無需連接或佩戴任何外部裝置，即可實現意念的實時交互。

上海腦虎科技有限公司創始人兼首席科學家 陶虎：現在整個無線數據傳輸模塊和無線供能模塊，包括電池，都是放在患者鎖骨下皮下胸前的一個裝置，它本身的安全性、它的發熱，可以更好控制。而且病人整個看起來，其實相當于是植入一個隱形的腦機接口，這樣對病人的生活質量和生存的尊嚴也有很好的提高。

團隊介紹，下一步，他們還將擴大臨床范圍，并重點研發針對失語癥患者的腦機接口應用，幫助他們恢復語言功能上的缺失。

獨家探訪

侵入式柔性腦機接口電極工廠

近日，由我國科研人員自主研發的國內首款、國際第二款內置電池的全植入、全無線、多功能腦機接口產品，在復旦大學附屬華山醫院成功完成首例臨床試驗，為一名肩部以下完全不能動的高位截癱8年的患者帶來了生活新希望。

記者手上拿著一個剛剛生產出來的腦機接口的柔性電極。它非常的輕薄柔軟，可以隨風輕輕地擺動。在電極的前面，有三個小小的分叉，這就是未來會植入到患者腦中的電極。在這上面有128個電極點位，它探測的精度可以達到神經元的單細胞級。如此細微又如此柔軟的柔性電極是怎么生產出來的？

柔性腦機接口的制造需要這幾步：

·第一步，給硅片涂覆柔性材料聚酰亞胺，烘烤后會形成絕緣層薄膜；

·第二步：光刻出神經電路；

·第三步：鋪上納米級別的一層金屬黃金，構建導電通路。

·第四步：將二維金屬平面雕刻成“三維電極”。

最后，就到了封裝區，將電極從“硅片”上取下，形成了柔性腦機接口電極。電極生產的整個過程就好像是在柔軟的豆腐上雕花。電路精度、厚薄程度得恰到好處，容不得半點瑕疵?？芍^是融合了材料學、力學、電學、工程等多領域、高度綜合交叉的一項系統工程。

腦機接口手術機器人

30秒植入一根電極

對于侵入式腦機接口技術來說，植入的電極通道數越多，采集到的信號量越大，解析的內容就越精準。因此，相應團隊都在研發如何植入更多通道數的電極。如果只是植入兩三根電極，可以靠醫生操刀的手術完成，但是一旦植入的電極數量達到數十根，或者上百根，就需要更加安全精細的操作工具。這就涉及研發出一個快速植入電極的腦機接口機器人。跟隨記者，一起去探訪一個由北京腦科學與類腦研究所相關科研團隊在進行的腦機接口手術機器人研發現場。

顯微鏡下，我們看到的就是被放大數倍后的柔性電極。每一根電極有數十個采集點位，來采集單細胞神經元的信號。在電極的前端，有一個小孔，研發人員介紹，手術時，會用一根又細、又硬的鎢針“開路”。鎢針上的“小箭頭”穿過柔性電極前端小孔，帶著電極進入腦組織，到達目標點位之后，鎢針退出，將柔軟的電極留在原位。

這個過程要操作的快且準。能夠執行這個手術操作的機器人，可以完全自主規劃、連續植入，在半個小時之內就能完成上千通道腦機接口電極的植入手術。一根電極絲的植入時間最多只要30秒。

智冉醫療首席執行官 宋麒：我們要實現非常精準的微米單細胞級別的精準植入，所以對我們整體系統的控制精度，包括植入精度都提出了很高的要求。我們會通過整體的多組的雙目相機，來對腦區進行實時的拍攝。同時智能規劃算法會在規劃的過程中自動地避讓這些潛在的血管的位置，從而實現精準的植入。

目前，這臺腦機接口手術機器人還處在研發階段，其效果還要經過臨床驗證，這些技術創新為我們展示了一個未來腦機接口技術發展的更多可能。

腦機接口

為盲人重建視覺感知

此前的腦機接口很多是應用在運動功能恢復方面，那么用腦機接口能讓視障患者重新“看見”世界嗎？這種視覺的重建又是如何實現的？記者探訪了一個正在進行相關研發的技術團隊。

記者測試了一個叫虛擬盲人的系統，它模擬了一個全盲患者未來通過腦機接口手術后，看到的世界。這些字母和物品的輪廓可以通過腦機接口，呈現在盲人的大腦里。實現這個視覺的重建，需要一個外置的攝像頭、一臺信號處理器，以及一個腦機接口電極。

中國科學院自動化研究所副研究員 劉冰：我們是通過植入式腦機接口的方法，去幫助病人能夠重建視覺。我們看見這個世界，不光是眼睛看到，實際上是大腦看到的?，F在就相當于是在大腦當中直接給予電刺激，模擬大腦看見世界的過程，通過一個外設攝像頭，去拍攝外部的景物，然后通過電刺激，讓大腦看到外部的攝像頭看到的景物。

專家介紹，在全球范圍內，腦機視覺重建的探索已經進行了快50年，但進展一直比較緩慢。核心的難點在于，由于大腦皮層本身的結構特點。我們寫入的刺激信號，和最終大腦“看見”的圖像間，很難形成穩定、一致的對應關系。

為了破解這個難題，團隊引入了一種叫作“閉環反饋”的控制思路，通過一套自研的軟件，能實時看到刺激信號與大腦真實反映之間的偏差，再通過動態算法，進行實時的調整，一步步優化，讓輸入信號和大腦進行高效匹配。

目前，這套初級視覺重建系統可以將盲人的視覺感知提升到人類視力0.1的水平，對應的就是視力表上最大的E。換算成我們看到的圖片，大概是32x32的光點像素陣列，可以大體勾勒出物體的邊緣線條，幫助盲人實現避障等基礎的視覺引導。

雖然目前，腦機接口重建視覺還需要在電極通道、算法精準度、成像清晰度等多方面去提升，但腦機接口重建視覺，就好像給人類裝上了第三只眼，為我們感知世界提供了一個新路徑。團隊介紹，未來，他們還將通過軟硬件等多種方式，不斷提升視覺體驗，讓成像分辨率更高、視野更清晰。

來源：央視新聞客戶端

編輯：龍泉驛殘聯