2026年2月3日,周二,一個普通的工作日上午。北京剛下過一場雪,氣溫跌到零下十度,協(xié)和醫(yī)院西單院區(qū)的外科樓大廳里卻熱氣蒸騰。這個代表了國內(nèi)最高醫(yī)療水平的地方,永遠不缺病人。大廳里人們各懷心事,行色匆匆,嘈雜的聲音連成一片,稍不留神就會跟迎面走來的人撞個滿懷。
大多數(shù)人不會在乎,也不會知道,樓上剛剛多了一間診室,里面擺著一套無創(chuàng)腦機接口設(shè)備,一頂布滿電極的黑色帽子、一副機械外骨骼手套和一排閃爍著腦電波形的屏幕——醫(yī)生們嘗試用腦機接口技術(shù),讓癱瘓的病人動起來,讓昏迷的病人醒過來。
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常健博在門診的腦機接口設(shè)備前|常健博
2026年1月,腦機接口評估專病門診在北京協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)外科開設(shè),這是國內(nèi)第一批正式掛牌、常規(guī)接診的腦機接口門診之一,主要面向卒中后偏癱、脊髓損傷、運動障礙病、藥物難治性癲癇和意識障礙患者,同時也是腦機接口技術(shù)的北京醫(yī)保試點單位。
我和協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)外科主任趙元立教授約好在這里碰面。
趙元立1996年畢業(yè)于中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)八年制醫(yī)療系,獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位,長期從事腦血管病與腦腫瘤的外科治療和神經(jīng)功能修復(fù)研究。
他的門診里,有從全國各地趕來的疑難患者——偏癱、昏迷、難治性癲癇,四處就診后卻收效甚微,有的甚至已經(jīng)被當(dāng)醫(yī)生判了“死刑”。也有住在西單附近的老街坊,想來看看新鮮,或者覺得自己記性變差、反應(yīng)變慢,想來做個評估。
這個門診到底在做什么?腦機接口怎么幫病人康復(fù)?什么樣的人適合來這個門診掛號?我?guī)е@些問題,在診室里待了三天。
用機器閱讀大腦,用大腦操控機器
一上來,趙元立就給我潑了一盆冷水:“當(dāng)前,腦機接口還沒有那么科幻,也沒有那么萬能,它只適合一部分神經(jīng)功能缺損的病人。”
他說的腦機接口,特指通過讀取腦電信號來輔助診斷和治療的技術(shù)。傳統(tǒng)的神經(jīng)外科門診里,醫(yī)生聽癥狀、查體征、看片子,然后決定治療方案,而腦機接口門診新增了采集病人腦電信號的設(shè)備和儀器,可以幫助評估患者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
“看著有點像是在做電子游戲里的任務(wù)。”趙元立補充道。
目前,腦機接口應(yīng)用最多的場景之一是幫助運動障礙患者康復(fù),特別是腦卒中和受外傷的患者。這類患者可以在門診接受系統(tǒng)評估(包括以前病情情況、后續(xù)治療是否規(guī)范、目前運動情況,以及患者的康復(fù)需求),如果適合無創(chuàng)腦機接口,可以在診室進行康復(fù)。
安哥就是正在門診康復(fù)的病人之一。
安哥今年四十多歲,身材高大,但已經(jīng)站不直了。得病之前他因為工作原因,生活習(xí)慣并不好,不僅暴飲暴食還經(jīng)常熬夜,年輕的時候還扛得住,歲數(shù)一大,心腦血管壓力驟增。一年前安哥喝了一場大酒,隔日早晨,他沒能像往常一樣從床上起身,緊急送醫(yī)后發(fā)現(xiàn)是腦出血,那之后,安哥就落下了半身偏癱的毛病。
剛開始,安哥右半身癱軟,連在床上連翻身都做不到。四個月后,右半身從癱軟變成完全僵硬。按摩、針灸、傳統(tǒng)藥物,他什么都試了,一年過去,右半身還是沒有感覺,只是右手能勉強抬起來一些。聽說協(xié)和新開了腦機接口門診,安哥抱著試一試的心態(tài)來了。
常健博是北京協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)外科的主治醫(yī)師,每周四都會在腦機接口評估門診出診,經(jīng)過評估后,他建議安哥先緩解手部僵硬,再進行力量恢復(fù)。從那以后,安哥在女兒和老婆的攙扶下,每周來2次協(xié)和醫(yī)院。
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安哥在門診準(zhǔn)備接受治療 | 趙元立
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常健博幫安哥穿戴好外骨骼手套 |李小雅
在治療時,安哥要只要做一件事——根據(jù)提示音,想象自己的手進行握拳動作。
他戴上布滿電極的黑色小帽,這個設(shè)備能實時讀取他的腦電信號,判斷他的想象是否激活了正確的腦區(qū),他的手上裝著外骨骼手套,面前的電腦屏幕上輪流顯示左手抓握和右手抓握的圖片。想對了,外骨骼帶著手動起來,屏幕上出現(xiàn)笑臉;想錯了,外骨骼紋絲不動,屏幕上出現(xiàn)哭臉。
這套反饋機制,本質(zhì)上是一種基于神經(jīng)反饋的強化學(xué)習(xí)——每一次正確的想象都會強化對應(yīng)的神經(jīng)通路,讓大腦逐漸記住正確的激活模式。
安哥的訓(xùn)練分兩部分。
第一部分是熱身:屏幕上輪流顯示左手和右手抓握的圖片,他跟著想象,不管想得對不對,外骨骼都會帶著他的手完成動作,讓腦子里的想法和手上的動作慢慢對上號。同時也是機器學(xué)習(xí)解碼腦電的過程。二十次結(jié)束后,系統(tǒng)告訴他有多少次想對了。
第二部分是正式訓(xùn)練:這次想對了外骨骼才動,想錯了就一動不動。
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安哥的訓(xùn)練過程|李小雅
這種訓(xùn)練叫做運動想象鍛煉(Motor Imagery, MI)。
當(dāng)一個人清晰地在腦中模擬某個運動過程時,即使身體沒有真正動起來,大腦運動皮層中對應(yīng)的區(qū)域也會被激活。具體來說,運動想象會引起大腦中感覺運動皮層上特定頻率的腦波變化,這也是腦機接口設(shè)備能夠讀懂想象的生理基礎(chǔ)。長期堅持這種訓(xùn)練,可以維持甚至增強受損神經(jīng)通路的活躍度,促進神經(jīng)可塑性,讓大腦和身體之間斷開的聯(lián)系重新建立。
2024 年發(fā)表在《神經(jīng)工程與康復(fù)雜志》(Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation)上的一項多中心隨機對照試驗證實,基于運動想象的腦機接口康復(fù)訓(xùn)練能夠顯著改善缺血性腦卒中患者的上肢運動功能。
常健博介紹說:“雖然說出來可能感覺有點神神叨叨的,但這其實就是心有所念,必有回響。”
過去,運動想象鍛煉全憑病人自己感覺——閉上眼,想象手在動,但到底想沒想對,誰也不知道。醫(yī)生既無法判斷病人腦中對應(yīng)的腦區(qū)是否真的被激活,也沒法給出具體指導(dǎo),康復(fù)效果因人而異,很不穩(wěn)定。加上腦機接口之后,情況就不一樣了。這是無創(chuàng)腦機接口的一個重要應(yīng)用。
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腦機接口配合外骨骼促進病人恢復(fù)的原理 | 術(shù)理創(chuàng)新
訓(xùn)練結(jié)束,這次安哥完成了34次左手運動,28次右手運動。他對這個成績非常滿意,臉上出現(xiàn)了釋然的神色,安哥告訴我:“這次我感覺意識全都集中到左手上了,是有史以來最好的一次。”
康復(fù)一個多月、完成五次訓(xùn)練后,安哥取得了明顯進步。一天早上起床,他發(fā)現(xiàn)原來死氣沉沉的右手突然不自主地使勁張開。雖然還沒有完全取回右手的控制權(quán),但這毫無疑問是個好兆頭——那只手里的神經(jīng),正在重新學(xué)習(xí)如何接收大腦的指令。
誰能來看這個門診
北京協(xié)和醫(yī)院的腦機接口評估門診面向的不只是偏癱患者。
趙元立介紹,目前腦機接口的臨床應(yīng)用大致可以歸納為五個方向:運動功能重建、神經(jīng)發(fā)育與電生理異常調(diào)控、神經(jīng)精神與情緒調(diào)控、意識與認(rèn)知障礙評估,以及感覺功能重建。使用的新技術(shù)包括侵入式、半侵入式以及非侵入式的腦機接口。
運動功能重建針對癱瘓和偏癱;神經(jīng)發(fā)育與電生理異常調(diào)控涵蓋癲癇、帕金森等異常放電類疾病;神經(jīng)精神與情緒調(diào)控涉及抑郁癥、多發(fā)性抽動癥等;意識與認(rèn)知障礙評估適用于深度昏迷、植物狀態(tài)等意識障礙患者;感覺功能重建則面向神經(jīng)損傷導(dǎo)致的視覺或聽覺障礙。
門診里來得最多的,還是從全國各地趕來的重癥患者和家屬。其中有一類病人尤其讓人揪心——植物人和意識障礙患者。他們雖然昏迷著,但可以自主呼吸,有的甚至還能張嘴吃飯,就是無法正常交流,傳統(tǒng)的檢查手段很難判斷他們的大腦里到底還在發(fā)生什么。通過腦機接口分析腦電信號,可以幫助評估意識障礙的程度,判斷醒來的可能性。
趙元立提到之前的一個病人:“在檢測后,我們發(fā)現(xiàn)患者意識障礙并不嚴(yán)重。進一步檢查,我們發(fā)現(xiàn)患者的昏迷原因是因為持續(xù)的長期腦積水造成大腦功能的損傷,在通過分流手術(shù)清除腦積水后,病人很快就醒過來了。”如果沒有腦電分析病情,這個病人可能會在昏迷中繼續(xù)躺下去。
癲癇患者的腦電監(jiān)測則更加成熟。過去,癲癇患者只能采集腦電信號,無法干預(yù)癲癇發(fā)作。腦機接口技術(shù)可以實現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測,還能配合監(jiān)測結(jié)果進行閉環(huán)刺激治療——設(shè)備實時分析腦電信號,一旦檢測到癲癇發(fā)作的前兆波形,立即施加一個合適的電刺激,將發(fā)作扼殺在萌芽狀態(tài)。這種“讀取-預(yù)測-干預(yù)”的系統(tǒng),是目前腦機接口在癲癇領(lǐng)域最有前景的應(yīng)用方向之一。
因為門診就在北京協(xié)和醫(yī)院西單院區(qū),也有不少本地街坊抱著嘗鮮的心態(tài)來掛號——覺得記憶力下降了、反應(yīng)變慢了、容易摔倒。趙元立說:“這些問題,我們在評估后,會進行一些無創(chuàng)的神經(jīng)調(diào)控,比如磁刺激、電刺激,做完之后,短時間可以讓患者的記憶力和活動能力有一些增強。”
那么什么時候來看最合適?趙元立的回答是:“總的來說,得病的時間越短越好,但也不是絕對的。”
神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療有“黃金時間”的說法。在病程早期,神經(jīng)可塑性好,是康復(fù)和重建的最佳窗口。時間拖長了,問題會層層疊加:神經(jīng)可塑性降低,病人習(xí)慣了癱瘓帶來的異常動作模式——錯誤的代償動作、身體痙攣固定;長期不用患側(cè)肢體,大腦會產(chǎn)生“習(xí)得性廢用”(learned non-use),主動削弱對應(yīng)皮層區(qū)域的活動;病人本人也容易出現(xiàn)情緒問題,對康復(fù)產(chǎn)生抵觸。這些因素疊加在一起,康復(fù)的難度會成倍增加。
不過特例也存在。
腦梗發(fā)作后三五天內(nèi),往往仍處于急性期,需要優(yōu)先處理出血、清除血腫,不適合立即進行神經(jīng)調(diào)控。而有些昏迷時間很長的患者,通過腦電網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)只是某個神經(jīng)傳導(dǎo)節(jié)點出了問題,定位明確后,可能通過電極植入或磁刺激等針對性手段,在較短時間內(nèi)取得明顯改善。
“不是所有疾病第一時間就要送來腦機接口門診,也不是時間一長就沒有希望了。”趙元立說。
離腦控還有多遠
腦機接口除了讀取腦電信號輔助康復(fù),理論上也可以通過腦電信號直接控制外部設(shè)備——電腦、輪椅、機械臂。這是科幻電影里經(jīng)常出現(xiàn)的場景,也是公眾對腦機接口最大的想象,并且在臨床試驗中,腦控輪椅也已經(jīng)很成熟了。但在協(xié)和的門診里,這種技術(shù)沒法給每一個來問診的病人使用,只有評估通過的合適病人,才能加入臨床試驗,進行有創(chuàng)腦機接口的植入。
“非侵入式腦機接口的準(zhǔn)確性還不夠,而侵入式腦機接口,也就是把電極通過手術(shù)放到病人腦中,仍處于臨床試驗階段。腦控應(yīng)用的關(guān)鍵問題在于安全性,即便準(zhǔn)確率已經(jīng)達到90%,外骨骼仍有可能接收到錯誤信號,一旦錯誤信號使病人摔倒或做出奇怪的動作導(dǎo)致骨折,代價是不可承受的。因此腦控相關(guān)的臨床研究,都設(shè)置了很多安全機制,比如設(shè)定外骨骼活動角度,增加支架防止跌倒等。”
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2014年,癱瘓了6年的少年平托在外骨骼的幫助下開出第一球|央視網(wǎng)
但侵入式腦機接口的進展,其實比大多數(shù)人以為的要快。2024年1月,馬斯克的Neuralink 完成了首例人體植入,一位四肢癱瘓的患者在術(shù)后能夠僅憑意念控制電腦光標(biāo)、玩電子游戲、在社交媒體上發(fā)帖。
中國也沒有落后。2023年10月,清華大學(xué)洪波教授團隊研發(fā)的無線微創(chuàng)腦機接口系統(tǒng)NEO在宣武醫(yī)院完成首例植入,采用的是硬膜外電極方案——電極放在顱骨內(nèi)、硬腦膜外面,不直接接觸腦組織,比Neuralink的皮層內(nèi)植入方案更微創(chuàng)。到2025年底,NEO已經(jīng)在全國11家醫(yī)院完成了32例植入手術(shù),所有患者的手功能都得到了顯著改善,從術(shù)前完全無法抓握,到可以自己吃飯、喝水,甚至捏起小鋼珠。
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腦機接口電極的植入|Hettick, M. et al.
“還需要持續(xù)技術(shù)積累和臨床驗證。”趙元立話鋒一轉(zhuǎn),“但是現(xiàn)在技術(shù)進步飛快,日新月異,腦機接口的明顯進步,可能在未來的五到十年內(nèi)就會發(fā)生。”
常健博覺得,對那些病情嚴(yán)重但又無法納入臨床試驗的病人來說,門診本身就是一個信號:“有了希望,那就是好的。”
我離開協(xié)和的時候,已經(jīng)是下午。外科樓大廳里的人少了一些,但依然嘈雜。安哥的女兒正扶著他慢慢走向電梯,他的右手垂在身側(cè),偶爾不自主地微微張開。
參考文獻
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作者:李小雅
編輯:翻翻
封面圖來源:常健博
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