近日，一則“截肢患者用意念操控賽車游戲”的新聞引發(fā)廣泛關(guān)注。上海階梯醫(yī)療與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院合作，成功完成國內(nèi)首例侵入式腦機(jī)接口長期植入臨床試驗(yàn)，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。這項(xiàng)技術(shù)不僅為癱瘓、截肢等運(yùn)動(dòng)功能障礙患者帶來希望，更可能在未來重塑人機(jī)交互的方式。

突破技術(shù)瓶頸：讓大腦與機(jī)器“無縫對話”

腦機(jī)接口的核心目標(biāo)，是建立大腦與外部設(shè)備的直接通信通道。然而，長期以來，這一技術(shù)面臨兩大難題：如何穩(wěn)定采集神經(jīng)信號(hào)，以及如何讓植入物與大腦和諧共存。

傳統(tǒng)腦機(jī)接口采用剛性電極，容易引發(fā)免疫排斥，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量隨時(shí)間下降。此次采用的超柔性電極，直徑僅頭發(fā)絲的1/100，能夠像“隱形”的神經(jīng)組織一樣融入大腦，避免瘢痕形成，從而實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的信號(hào)記錄。

此外，植入方式也大幅優(yōu)化。過去，腦機(jī)接口植入往往需要開顱手術(shù)，創(chuàng)傷較大。而此次試驗(yàn)采用微創(chuàng)穿刺技術(shù)，僅需在顱骨上開一個(gè)3～5 mm的小孔，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。術(shù)后，受試者僅用3周訓(xùn)練，就能達(dá)到接近普通人操控電腦觸摸板的水平，展現(xiàn)了該技術(shù)的高效性和易用性。

運(yùn)動(dòng)功能重建和神經(jīng)康復(fù)

腦機(jī)接口最直接的應(yīng)用，是幫助運(yùn)動(dòng)功能障礙患者重獲行動(dòng)能力。例如，脊髓損傷患者的大腦仍能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)指令，但信號(hào)無法傳遞至肢體。通過腦機(jī)接口，這些信號(hào)可以被解碼并用于控制外骨骼或機(jī)械臂，讓癱瘓者重新抓取物品、行走，甚至操作電子設(shè)備。

除了運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，腦機(jī)接口在語言障礙治療方面也潛力巨大。全球約有5000萬失語癥患者，包括漸凍癥晚期患者，他們意識(shí)清醒卻無法表達(dá)。如果能夠解碼大腦中的語言信號(hào)，未來或許能實(shí)現(xiàn)“思維打字”或直接語音合成，讓沉默的患者重新“發(fā)聲”。

此外，腦機(jī)接口在神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域也有廣闊前景。例如，帕金森病患者的運(yùn)動(dòng)障礙源于腦內(nèi)異常電信號(hào)，精準(zhǔn)的腦機(jī)接口刺激可以調(diào)節(jié)這些信號(hào)，減輕震顫和僵硬癥狀。類似技術(shù)還能應(yīng)用于抑郁癥、癲癇等疾病的治療，提供比傳統(tǒng)藥物更精準(zhǔn)的干預(yù)方式。

技術(shù)背后的科學(xué)：如何讓機(jī)器“讀懂”大腦？

腦機(jī)接口的核心挑戰(zhàn)在于如何準(zhǔn)確解碼大腦的復(fù)雜信號(hào)。整個(gè)過程可分為三個(gè)關(guān)鍵步驟：

1.信號(hào)采集

大腦由約860億個(gè)神經(jīng)元組成，每個(gè)神經(jīng)元通過電脈沖傳遞信息。植入式腦機(jī)接口的微電極陣列可以記錄這些微弱的電信號(hào)，其精度足以分辨單個(gè)神經(jīng)元的放電模式。

2.信號(hào)解碼

采集到的神經(jīng)信號(hào)需要通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行解析。例如，當(dāng)患者想象“移動(dòng)右手”時(shí)，運(yùn)動(dòng)皮層的特定神經(jīng)元會(huì)激活，算法通過學(xué)習(xí)這些模式，將其轉(zhuǎn)化為控制指令。

3.指令執(zhí)行

解碼后的信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，如電腦光標(biāo)、機(jī)械臂或輪椅。隨著訓(xùn)練深入，患者的控制會(huì)越來越精準(zhǔn)，甚至達(dá)到接近自然運(yùn)動(dòng)的流暢度。

目前，腦機(jī)接口的解碼能力仍有限，僅能識(shí)別部分運(yùn)動(dòng)或語言信號(hào)。但隨著人工智能和神經(jīng)科學(xué)的進(jìn)步，未來或許能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的思維交互，如記憶存儲(chǔ)、情緒調(diào)節(jié)等。

未來展望：人機(jī)共生的新時(shí)代

腦機(jī)接口的終極愿景，不僅是修復(fù)殘疾，更是拓展人類能力的邊界。

短期內(nèi)，該技術(shù)將優(yōu)先應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，幫助癱瘓、失語、帕金森等患者恢復(fù)功能。中期來看，結(jié)合人工智能，腦機(jī)接口可能實(shí)現(xiàn)更自然的假肢控制，甚至“思維-機(jī)器”無縫協(xié)作。長期而言，它或許會(huì)催生新的人機(jī)交互方式，比如直接用思維操控智能家居、虛擬現(xiàn)實(shí)，或通過神經(jīng)增強(qiáng)提升學(xué)習(xí)效率。

技術(shù)的終極目標(biāo)不是取代自然，而是彌補(bǔ)缺憾、賦能生命。在追求科技進(jìn)步的同時(shí)，我們更需堅(jiān)守人文關(guān)懷，確保這項(xiàng)技術(shù)真正服務(wù)于人類福祉。或許在不久的將來，腦機(jī)接口將成為像心臟起搏器一樣普遍的醫(yī)療手段，而那時(shí)，我們將真正步入“人機(jī)共生”的新紀(jì)元。

來源: 康迅網(wǎng)