曾經科幻片里的內容，正在成為現實：裝載腦機介面系統後，癱瘓青年可通過“意念”操控機械臂抓握水杯，漸凍症患者具備了簡單語言交流能力，癱瘓中年教師獲得腦控精細運動能力，有望重新彈奏鋼琴。

給這些患者帶來福音的是“北腦一號”智慧腦機系統。“北腦一號”是由北京芯智達神經技術有限公司（以下簡稱芯智達）聯合北京腦科學與類腦研究所（以下簡稱“北京腦所”）推出的半侵入式智慧腦機系統。

今年3月20日，北京腦所宣佈，“北腦一號”智慧腦機系統已完成國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統的人體植入，進入臨床驗證階段。目前，已有3例患者分別在北京大學第一醫院、首都醫科大學宣武醫院、首都醫科大學附屬北京天壇醫院完成手術植入，患者術後恢復良好，並經過術後訓練實現了運動想像腦控和中文言語即時解碼。

未來腦機介面技術發展趨勢如何？需要解決怎樣的技術難點？如何應對倫理挑戰？3月31日，中關村論壇年會“腦機介面創新發展與應用論壇”召開。新京報記者專訪了北京腦所所長羅敏敏。

北京腦所所長羅敏敏。受訪者供圖

腦機介面醫療，為癱瘓者帶來康復希望

新京報：“北腦一號”已有3例臨床應用，目前表現如何？

羅敏敏：第一例患者是一位因車禍受傷后四肢癱瘓近兩年的30歲青年。今年2月27日，北京大學第一醫院伊志強團隊為他植入“北腦一號”后，他便可以通過腦控實現機械臂運動抓握水杯。

第二例患者是一位67歲的漸凍症患者，此前幾乎不能說話。今年3月5日，首都醫科大學宣武醫院為患者實施了全球首例無線植入式中文言語腦機介面手術。植入“北腦一號”后，患者開始接受言語解碼訓練，現在已可以通過機器輸出語言的輔助，具備簡單的語言交流能力。

第三例患者是一位47歲的癱瘓患者。今年3月20日，首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科學系教授趙繼宗醫療團隊為其植入了“北腦一號”。患者目前能夠驅動肌肉刺激裝置，促進自身肢體運動功能逐漸康復。

目前來看，“北腦一號”完成人體植入后，患者術后恢復良好，設備有效通道數（通道數，即大腦內信號的記錄點位數量）98%以上。

新京報：相比傳統康復治療，腦機介面醫療技術的優勢是什麼？

羅敏敏：對於很多患者而言，傳統康復治療存在一些局限性，即使經過長期的康復訓練，許多患者的運動能力也難以恢復。而腦機介面技術的出現，為這些患者帶來了更多康復的希望。人的大腦在進行思維活動時會形成腦電波，醫療人員通過植入電極，便能直接讀取大腦的意圖，實現所謂的“意念”控制。這樣，腦機介面系統能説明患者繞過受損的神經通路，直接用“意念”控制肢體，進一步恢復自主運動能力。

“北腦一號”擁有128通道，實現了全球同類腦機產品的最大信號通量，信號採集精度、信號傳輸和處理性能均處在世界先進水準。這套系統通過微型體內機、便攜式體外機和軟體演算法，可以為脊髓損傷、腦卒中、肌萎縮側索硬化症（漸凍症）等運動和言語功能障礙患者帶來康復的希望。

應對倫理挑戰，應讓人類獲益大於風險

新京報：腦機介面技術面臨的主要難點是什麼？

羅敏敏：我們需要解決的核心技術問題，就是電極要和生物組織具有良好的生物相容性。我們知道，電子材料是比較堅硬的，而人腦內的生物組織比較柔軟。將生物晶元植入人腦後，很容易引起生物排斥，化解這種排斥並提高相容性，是主要難點之一。另外，我們為了記錄更多的數據、獲得更高的解碼品質，就需要更多的通道。然而，更多的通道也意味著對機器設備的通訊和能耗提出更高的要求。我們需要同時控制能耗、保障信號採集品質，還要控制住溫升，這就需要高標準的系統集成能力。

再者就是解碼的難題。當我們採集到患者的電生理信號后，需要快速解碼患者的意圖。這需要機器一方面能夠採集大量數據，另一方面還能快速分析、得出結果。實際應用中，機器需要在幾十毫秒之內解碼出患者想要表達的內容，這對計算和演算法的挑戰很大。

新京報：未來技術會讓人腦像科幻片里一樣無所不能嗎？

羅敏敏：很多網友也說，會不會將來人就不用學習了，每人腦子裡植入晶元就行了。但我認為，在短期內，技術還達不到這種可能性。現有腦機介面技術主要分為“非侵入式”和“侵入式”兩種。“非侵入式”技術只能讀取頭皮表面的巨集觀電活動，解析度低，而“侵入式”技術雖然精度高，但覆蓋範圍又比較小。相較人腦產生的海量信號來說，這兩種技術能捕捉到的神經信號都很有限。另外，腦機介面不是裝上就能使用的，還需要用戶長期訓練才能實現穩定操作。

人類發展腦機介面技術，是用來真正説明到有需要的人。目前世界上還有幾百萬高位截癱患者、上千萬言語障礙患者，能用技術幫助他們實現康復，才是真正的“技術向善”。

新京報：腦機介面技術是否有倫理挑戰？如何應對這一挑戰？

羅敏敏：腦機介面技術和其他新興的醫療技術一樣，面臨的倫理挑戰在於，是否具有安全性和有效性。我認為在發展新技術的過程中，需要評估使用該技術所獲得的收益以及相應風險。如果人類的獲益大於風險，那麼技術的使用就是正當的。

技術趨勢，讓人機溝通更加精準和自然

新京報：“北腦一號”已經有3例臨床應用，將來有怎樣的打算？

羅敏敏：接下來，“北腦一號”還將繼續優化，最快在今年年底，有望通過申報，正式走入註冊臨床試驗階段。另外，解碼是一個非常需要在短期之內提高的方向，怎麼和更多的外部設備連起來，讓患者可以在手機上玩點遊戲，控制一些外設，利用外骨骼、外部的機械手做非常精細的運動控制，這都是短期之內就要提高、實現的。我們希望有新一代“北腦一號”2.0版本，有更多的通道數、更多腦區的採集、更好的行為解碼，從而讓機器更加智慧。

同時，“北腦二號”的研發也在持續開展。“北腦二號”的核心元件包括自研高通量柔性微絲電極、千通道高速神經電信號採集設備、基於前饋控制的生成式神經解碼。2024年，“北腦二號”在國際上首次實現非人靈長類對二維運動目標的腦控攔截。今年這套設備有望升級為“無線版”，製作原型機並開展大動物實驗。再過一兩年時間，“北腦二號”有望進入人體臨床階段。

新京報：整體上看，你認為腦機介面技術有怎樣的發展趨勢？

羅敏敏：未來，腦機介面系統應該是高通量，現在我們的腦機介面系統是百通道數，將來會邁向數千、數萬甚至更多的通道數。另外，整個系統將是多模態融合發展趨勢。電極能相容電、光、聲、磁等多種信號類型的感測器，從而實現不同感測器之間的高效同步。在解碼方面，未來的腦機介面系統將更好地借助AI等前沿技術，對超高通量多模態數據進行演算法分析與精準解碼，能深度解析複雜大腦活動。

未來由AI增強的閉環腦機介面，將會讓機器與用戶的溝通變得更為精準、自然。隨著技術臻於成熟，應用場景也會擴大。現階段的腦機介面應用場景局限在特定的使用場地中，而且還需要專業的操作人員指導使用機器，這讓人使用起來很不方便。未來，機器設備的形態應是便攜化、易操作、高舒適度，患者使用腦機介面系統就像穿衣服一樣簡單。

新京報：發展腦機介面技術，北京有怎樣的優勢？

羅敏敏：北京的科研機構比較多，彙聚了全國頂尖的科研機構與人才資源，有很多高校院所長期深耕神經科學、人工智慧、材料科學等交叉領域，這有利於科研合作。另外，北京的產業協同性、政策環境也比較好。例如，我們在政府部門支援下，聯合天壇醫院、宣武醫院、北大醫院等單位開展多項臨床研究，加速了技術從實驗室走向應用的進程。

新京報記者 趙利新

編輯 張磊 校對 劉越