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全球首例!南开团队介入式脑机接口试验成功,为脑卒中等疾病诊疗提供新方向

发布日期:2023-05-22     点击量:

▍比马斯克的技术更稳定?

5月4日,全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功,该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂,这对推动脑科学领域研究具有重要意义,标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。

这里的关键信息包括:全球首例、非人灵长类动物、介入式。

该试验实现了在猴子的大脑中置入介入式脑机接口,以控制机械臂。简单地说,试验通过获取猴子的脑电波信号,将其远程操控并转换为控制信号,通过一个机械臂完成对物体的抓取和摆放等动作。

介入式操作方式相较于侵入式和非侵入式,既能确保安全性,又能提高操作精确度。

脑机接口技术是当前神经工程领域最热门的研究领域之一。这项技术可以在大脑与外部设备间直接建立通信连接,其在生物医学、神经康复以及智能机器人等领域有着巨大的应用潜力。

像马斯克这样的脑机接口技术的狂热支持者所期望的那样,这项技术最终将服务于人类,成为改善并改变人类生活的重要工具。

▍临床或许还要5年

此次试验由南开大学段峰教授团队主导,与中国人民解放军总医院(301医院)、上海心玮医疗科技股份有限公司联合完成。
段峰教授团队在用非人灵长类动物(猴)试验之前,其实最先是在身上开始的试验。

源:南开大学

据段峰教授介绍,2022年他们团队曾在羊身上完成了首例介入式脑机接口动物试验。脑电极植入术由介入机器人辅助完成,段峰教授在主端操作完成了部分血管造影。

源:南开大学

试验最终在羊脑血管内完成了传感器植入,并成功采集到了脑电信号。

试验前后共进行了3次,在羊的试验基础上取得进一步成果后,最近终于在猴身上实现了介入式脑电信号从被动采集到主动控制的技术飞跃,突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等核心技术。

试验的具体操作过程是,科学家通过介入手术将脑电传感器植入在猴脑血管壁上,介入式脑电传感器通过颈静脉,进入矢状窦,到达猴运动皮层脑区。

源:南开大学

成功采集到的脑电信号后,对其进行遥控,转化为控制信号,最后通过机械臂实现对物体的抓取和放置等主动控制操作。

据悉,介入手术是由解放军总医院第一医学中心神经外科吴东东医师团队操作完成。

介入式最大的优点,就是不需要像马斯克的Neuralink脑机接口公司一样把脑袋嘎开或者钻个洞。只需在颈静脉刺个小口,利用血液把脑传感器送达脑血管壁,通过脑血管就可以采集到颅内脑电信号。

据段峰教授介绍,这次试验的研究成果,促进了介入式脑机接口从实验室前瞻性研究向临床应用迈进。

源:南开大学

那脑机接口技术还要多久才能走到临床?
参与研发、试验的宣武医院神经外科马永杰博士表示,完成首例动物试验是突破性的进步,是从0到1的进步。但抵达临床是一个从1到100的过程,可以说我们还有很远的路要走。
下一步,团队将继续优化电极设计,验证其在动物体内长期植入的安全性、可靠性,还要完成采集后信号的进一步分析、加工、转化等工作。介入式脑机接口真正走到临床,可能还要5年,甚至更长的时间。

脑机接口技术的一再突破,给一些被疾病困扰的运动功能障碍患者带来了福音,未来有一天或许可以利用脑机接口技术帮助他们与外部重新交流,进而改善生活质量。
除了控制机械臂,未来或许还能用意念控制一切。
甚至还能存储记忆,马永杰博士表示,脑机接口技术未来在一定程度上将人类的思考、意识、记忆存储下来也不是完全没有可能。
记忆移植也是脑机接口研究的重点,美国科学家已经发现大脑海马体的记忆密码,开始尝试用芯片备份记忆,然后把芯片植入另一个大脑,以实现记忆移植

目前,这个试验也已经在猴子身上取得了成功。南开大学团队试验所用的恒河猴大脑结构,和人类相比更为相似。可以更好地模拟人类的大脑活动,所以,在相似的动物身上试验也更方便以后将技术应用到人类身上。

▍马斯克也曾成功过

在接受采访时,项目研发人员马永杰博士介绍了脑机接口的三种方式,上述只是其中一种。
目前来说,脑机接口主要有三种方式。包括侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。
第一种是侵入式脑机接口,是比较传统的方式,以开颅等形式,将电极植入大脑皮层功能区附近,直接接触到大脑皮层。
这种方式对人体有较大损伤,需要大量的时间恢复,而且在恢复过程中,很容易伴随着伤口发炎、身体排异反应等。但是这种有创的接入方式,所获取的脑电信号是最准确的。

源:CSND

第二种是非侵入式脑机接口,这就很好理解了,不会直接接触大脑皮层,仅通过头皮采集脑电信号。但以这种方式采集到的信号纯度不高,而且还会伴有大量的噪音。

第三种是介入式脑机接口,这种方式相较于上面两种,是一个比较新颖的接口方式,将血管穿刺小口,通过微创手术实现脑机连接,这种方式对人体的创伤小于侵入式,信号质量大于非侵入式。

目前来说,介入式脑机接口是最安全、稳定的接口方式

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