在浙大二院神經外科研究病房內，張大伯聚精會神，用“意念”操控著機械臂，手握馬克筆在白板上寫下“浙江大學腦機接口”八個字。這不是科幻電影中的場景。

參與“意念寫字”的志愿者張大伯今年 76 歲，是車禍后高位截癱患者。其于 2020 年參與浙江大學腦機接口研究項目，成為我國首例侵入式腦機接口臨床轉化研究的志愿者。目前，張大伯可通過意念完成喝水、進食、握手等手部大關節動作，填補了國內空白。


腦機接口研究新突破

腦機接口是指在大腦與外部設備之間創建的連接通路，通過記錄和解讀大腦信號，實現腦與設備的信息交換。

浙江大學腦機調控臨床轉化研究中心神經疾病分中心主任、浙大二院神經外科張建民教授介紹，志愿者只需想象正常的書寫過程，這個書寫過程可以被腦部運動區的神經元活動反映出來，科研人員通過對運動區神經信號的解析，可以獲得他所想象的書寫軌跡，并控制機械臂進行書寫。

據了解，人類大腦皮層共有6層，電極片比成人指甲蓋都要小，植入的位置要不深不淺，才可以準確傳達出大腦皮層的信號，同時又不傷害大腦神經元。4個月的康復訓練后，張大伯實現了用意念控制機械臂進食。而后，張大伯用意念控制機械臂，可以握手、打麻將。

此次張大伯用意念操控機械臂書寫漢字，研究團隊認為，這是腦機接口成果在臨床應用的一個突破。

浙大二院神經外科副主任朱君明介紹，傳統腦機接口中對于機械臂伸抓的控制原理是大關節運動的解析，而漢字書寫是一種精細運動，漢字結構復雜、筆畫多、字數多，所以研究團隊根據寫字的不同局部結構與運動狀態，構建了動態的解碼模型，100個常用漢字的正確率達到了91.3%。未來，隨著科研人員對于腦機接口相關研究的深入，因外傷、中風、漸凍癥等原因，失去語言能力或書寫能力的患者，將有望由此獲益。


腦機接口產品發展現狀

腦機接口相關的研發已經在仿生學、醫療診斷與干預、消費電子等多個領域展開，從產品開發情況來看，目前我國代表性腦機接口企業強腦科技、腦陸科技、柔靈科技等已經推出了一系列消費級腦機接口產品，應用范圍涵蓋兒童教育、娛樂、醫療、健康等多個領域。

侵入式或半侵入式腦機接口需要在腦部進行芯片等硬件植入，會破壞腦部的天然物理防護系統，引起人腦的手術創傷、出血、感染等問題;若相關軟硬件設施被非法使用，還可能引發腦部混亂，嚴重情況下可能導致腦部受損，危及生命安全。另外，侵入式腦機接口與非侵入式相比，具有更高的技術和資金門檻，因此，目前非侵入式腦機接口仍然是市場上的主流技術路線。

根據烯牛數據，目前我國腦機接口行業獲得融資的企業中，僅腦虎科技、寧矩科技和博睿康科技等少數幾家企業布局了侵入式腦機接口行業，其他企業均專注于研究非侵入式腦機接口產品。

近年來，我國腦機接口行業雖然出現了大量的初創企業，專利申請量、融資事件數量及金額都有了大幅增長，但是從應用層面來看，腦機接口產品距離大規模產業化仍有一定的距離。為促進腦機接口技術進步、實現腦機接口的產業化，國家一方面提出要加強腦科學等基礎研究，推進腦科學科普工作，另一方面鼓勵腦機接口企業加快產品在醫療、康復、虛擬現實、教育等典型領域的應用。

腦機接口未來市場發展潛力巨大，據麥肯錫的研究報告顯示，2030-2040年腦機接口全球每年的市場規模可能在700億美元到2000億美元(約合人民幣5100億—14000億元)之間。


通過臨床應用造福患者

張建民表示，此次對漢字的成功解碼是非常重要的一環，也是腦機接口研究的一個非常關鍵的突破。

目前，腦機接口在難治性癲癇的治療已經取得突破性成果。據浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科主任醫師朱君明介紹，癲癇是一個發作性的疾病，不發作和正常人幾乎沒有區別。一旦發作，患者腦內就會有特征性的放電，機器通過24小時監測這種特征性的放電，一旦有放電存在，會及時給出反應性刺激，從而將癲癇消滅在萌芽之中，達到治療目的。

浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科主任醫師張建民告訴記者，傳統抑郁癥是用藥物治療，但是30%左右的藥物治療效果并不是很理想。幾年前，浙江大學胡海嵐團隊發現大腦中的外側韁核在抑郁癥的發展中是一個非常重要的靶點。因此，他們做了一個案例，通過對外側韁核神經調控刺激來改善患者的癥狀。經過兩年多的隨訪和觀察，證實此類腦深部電刺激手術對該患者有非常好的治療效果。

腦機接口技術的進步能夠為多種疑難復雜的神經疾病提供新的手段和治療方法。隨著中國腦計劃的推進，人們對大腦疾病的病理機制逐漸深入了解，未來，腦機接口將加入臨床的監測、診斷和評估的治療流程中，實現神經精神疾病的精準治療。