腦機接口如何讓科幻想象變成現實?
來看華西醫院的新突破

非侵入式腦機接口
魔笛
全球首款利用神經可塑性的原理進行開發的腦機接口設備。
可以在300毫秒內識別患者腦部發出的運動意識信號,采取人工措施激發對應的肢體運動,促使大腦產生正確的感覺反饋,令破損的腦區神經重新連接或在空白腦區搭建新的神經通路。
預計在2027年春節前后取得三類醫療器械證之后便可以進入醫院,進行大規模使用。
篩查老年癡呆
通過對腦電信號的捕捉、分析,非侵入式腦機接口可以篩查出處于輕度認知障礙階段(老年癡呆潛伏期)的患者,并對其進行顱電-磁刺激干預治療,形成一個從篩查到治療的閉環體系。
侵入式腦機接口
將腦機接口技術用于腦膠質瘤手術,在世界范圍內排第一。
通過腦電信號解碼,區別腫瘤的電信號與正常神經元電信號,判斷腦部組織到底是腫瘤還是神經元,輔助醫生對腫瘤邊界進行判斷,從而提高醫生對于腫瘤的全切率,致殘率可降到10%以下。
形成的產品可以降低技術使用門檻。基層醫院醫生也能使用其進行手術。
腦機接口是指通過腦電信號將生物大腦與計算機或其他外圍設備連接,進行控制和通訊等智能交互方式。作為科幻作品中的“常客”,腦機接口往往與癱瘓者行走、失語者“說話”、盲人“復明”等畫面關聯,而隨著技術不斷發展,腦機接口也確實正在讓這些畫面成為現實。
5月12日,四川省經濟和信息化廳等八部門聯合印發《四川省腦機接口及人機交互產業攻堅突破行動計劃(2025—2030年)》,明確提出支持四川大學華西醫院、四川省人民醫院等綜合性醫院,常態化開展植入式腦機接口手術。當下的腦機接口技術發展為醫療領域帶來了哪些改變?它又如何讓科幻想象變成現實?日前,記者走進四川大學華西醫院,了解當前最前沿的研究成果。
全球首款自主研發
非侵入式腦機接口
讓癱瘓者行走
一個白色的頭戴式設備,外觀與電動自行車頭盔相似,插上電極,打開接口,戴在患者頭上,就能幫助因腦卒中而偏癱的患者重新掌握身體的“主動權”。在四川大學華西醫院“腦機接口”媒體溝通會的現場,記者見到了這個全球首款利用神經可塑性的原理進行開發的腦機接口設備——“魔笛”。
四川大學華西醫院智能可穿戴老年健康管理系統實驗室主任、特聘研究員江寧告訴記者,“魔笛”可以在300毫秒內識別患者腦部發出的運動意識信號,采取人工措施激發對應的肢體運動(比如,控制患者的外骨骼或者用電刺激相關肌肉來產生相應的動作),促使大腦產生正確的感覺反饋,令破損的腦區神經重新連接或在空白腦區搭建新的神經通路。
“我們研究的目的不是為了功能替代,而是想通過反復的人工意識和肢體運動,形成一條‘首先產生運動意識,再產生感覺反饋’的運動意識閉環,讓患者康復。”江寧說,“預計‘魔笛’在2027年春節前后取得三類醫療器械證之后便可以進入醫院,進行大規模使用。”
實際上,這樣的非侵入式腦機接口不僅運用在卒中康復中。通過對腦電信號的捕捉、分析,非侵入式腦機接口還可以篩查出處于輕度認知障礙階段(老年癡呆潛伏期)的患者,并對其進行顱電-磁刺激干預治療,形成一個從篩查到治療的閉環體系,實現老年癡呆早篩、早診、早干預的目標。
全世界首個運用
侵入式腦機接口實現腦腫瘤精準切除
像“魔笛”這樣的非侵入式設備只是腦機接口的形式之一,在神經外科領域,侵入式腦機接口的研究應用使得膠質瘤手術實現了從“0”到“1”的技術攻關。與非侵入式腦機接口通過頭皮傳感器采集信號不同,侵入式腦機接口通過手術深入到顱骨以下,對大腦中的組織進行信號采集、記錄,模糊的腦瘤和腦組織邊界變得清晰。
“癌癥界”有兩個癌王,一個是胰腺癌,另一個是腦膠質瘤,俗稱腦癌。據四川大學神經外科副教授楊淵介紹,腦內的惡性腫瘤為浸潤性地生長,與大腦神經元盤根交錯,如何在保留大腦功能區域完好的同時干凈切除腫瘤,是腦癌手術最大的難點。“以前,我們只能通過影像學、超聲、核磁共振,甚至在手術中喚醒患者等方式,主觀判斷哪里是大腦功能區,哪里是腫瘤,這個過程對患者來說很痛苦,甚至很可能引發癲癇。但腦機接口的出現為問題解決提供了新的思路。”
記者了解到,侵入式腦機接口能夠通過腦電信號解碼,區別腫瘤的電信號與正常神經元電信號,判斷腦部組織到底是腫瘤還是神經元,輔助醫生對腫瘤邊界進行判斷,從而提高醫生對于腫瘤的全切率。四川大學華西醫院神經外科學科主任、主任醫師毛慶分享了一組數據,如果用傳統手術方式進行腦膠質瘤切除手術,手術致殘率在70%左右,但采取新腦機接口技術,致殘率可降到10%以下。
“將腦機接口技術用于腦膠質瘤手術,在世界范圍內,我們排第一。”毛慶說,除安全外,侵入式腦機接口技術形成的產品還可以降低技術使用門檻。“舉個簡單的例子,以前照相要專業人員,但傻瓜相機出現讓非專業人員也能拍照。侵入式腦機接口產品推廣后,基層醫院醫生也能使用其進行手術。”
成都日報錦觀新聞記者 胡瑰瑋
圖據華西醫院 制圖 江蕊松
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