意念，從大腦“直達”電腦

本報記者 黃曉慧 吳月輝

近日，我國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨牀試驗成功開展，標誌着中國在侵入式腦機接口技術上，成爲繼美國之後全球第二個進入臨牀試驗階段的國家。

該項研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心趙鄭拓研究組、李雪研究組，聯合復旦大學附屬華山醫院吳勁鬆、路俊鋒團隊，以及相關企業合作開展。

該臨牀試驗的受試者是一名因高壓電事故導致四肢截肢的37歲男性。今年3月，受試者的大腦植入該腦機接口設備，僅用2—3周的適應性訓練，他便可以通過意念控制觸摸板在電腦上下象棋、玩賽車遊戲等，達到了跟常人控制電腦觸摸板相近的水平。

中國科學院院士、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心學術主任蒲慕明說，全球腦機接口的研究已開展近30年，其中一類就是把電極插入病患大腦的某個區域進行治療，但往往要在患者頭上套一個笨重的大“鋼盔”，才能實現大腦與外界的連通。

趙鄭拓說，他們研發的神經電極橫截面積小、柔性大，降低了對腦組織的損傷。該超柔性神經電極具備高密度、大範圍、高通量、長時間穩定在體內採集神經信號的能力。

這項成果也實現了“手術友好”，該中心研製的植入體直徑26毫米、厚度不到6毫米。路俊鋒說，只需要在大腦運動皮層上方的顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設備，再在凹槽中打一個5毫米的穿刺孔，用鎢針將兩根像輕薄絲帶一樣的超柔性神經電極從穿刺孔“埋入”腦組織中，相當於神經外科的微創手術，整個植入過程耗時20—30分鐘。

爲什麼要將超柔性神經電極深入腦區？路俊鋒說：“如果將大腦比作一個多層看臺的體育場，超柔性神經電極就像收集觀衆聲音的麥克風，只有將麥克風深入觀衆當中，靠得足夠近，才能精準地採集聲音信號。”

腦機接口設備植入後，能否實時讀取腦神經信號並完成運動解碼，是腦機接口技術的關鍵環節。趙鄭拓研究組介紹，該系統需在十幾毫秒窗口期內完成神經信號的特徵提取、運動意圖解析及控制指令生成全流程。趙鄭拓研究組實現了神經解碼器的動態優化，實現了實時在線運動解碼。

精準定位和植入是整個手術成功的關鍵。在爲受試者進行手術前，路俊鋒團隊採用了功能磁共振成像聯合CT影像技術，重構了受試者專屬三維模型與人腦運動皮層的詳細功能地圖，以確保植入位置的精確性。手術當天，路俊鋒團隊藉助高精度導航系統，在喚醒手術下將超柔性神經電極植入受試者大腦的運動皮層指定區域，整個手術過程精確到毫米級別，最大限度地保證了安全性和有效性。

下一步，項目團隊會嘗試讓受試者使用機械臂，讓他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。後續還將涉及對複雜物理外設進行控制，例如對機器狗、具身智能機器人等智能代理設備的控制。