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趙國光教授團隊進行了首例無線微創腦機介面植入手術。 本文圖片由首都醫科大學宣武醫院提供。
無線微創植入腦機介面neo系統及其體內機。
老楊通過無線微創腦機介面成功實現了腦控與抓取。
老楊戴著氣動手套，右手牢牢握住水杯，撿起來，喝了一口水，然後把水杯放下。 這個常人習以為常的舉動，在老陽就是乙個“奇蹟”——老楊因為車禍四肢癱瘓，臥床不起14年！
讓老楊從癱瘓到“用心喝水”的，是腦機聯動。
1月29日，首都醫科大學宣武醫院趙國光教授團隊、清華大學醫學院洪波教授團隊宣布，全球首颱植入式硬膜外電極腦機介面輔助**頸脊髓損傷四肢癱瘓患者的行為能力取得突破。 這個病例的病人不是別人，正是去年10月接受腦機介面手術的老楊。
幾乎在同一時間，美國Neuralink公司首次進行了腦機介面裝置的人體移植。 當地時間2月20日，該公司創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）宣布了最新突破：首位植入公司腦機介面裝置的患者已經能夠通過大腦直接控制電腦滑鼠。
遠在大洋彼岸，中美兩國的科學家幾乎同時實現了這一看似科幻的技術突破。 除了馬斯克的腦機科技新聞刷卡，中國版的腦機連線還有哪些特點？ 它是如何工作的？ 帶著這些問題，本報記者在宣武醫院採訪了趙國光教授的團隊。
老楊的右手是怎麼動的。
所謂腦機介面，通常是通過裝置捕捉大腦內部的電活動，然後建立直接的通訊路徑，使訊號將大腦與計算機連線起來，實現“心控計算機”。
這聽起來確實很科幻，我們慢慢地拆解它。 從技術上講，要讓四肢癱瘓患者老楊的右手移動，需要三個步驟。
第一步，處理器在哪裡捕獲腦電訊號？ 這是為了給腦機介面處理器找到乙個立足點。
2023年10月24日，清華大學醫學院趙國光教授團隊和洪波教授團隊共同完成了無線微創植入式腦機介面neo（neuralelectronicopportunity）的首個臨床試驗。
具體來說，通過神經外科醫生的手術，將兩個硬幣大小的腦機介面處理器植入老楊的頭骨中，成功收集了感覺運動腦區域的顱內神經訊號。
兩個處理器各有4個接觸點，總共有8個接觸點，分別位於控制老楊右手的腦運動區域。 玄武醫院院長趙國光解釋道：“怎麼找到這個區域？ 在手術前，我們使用了腦功能的MRI——無論是當楊的右手被動移動還是當他想要移動時，MRI都會顯示大腦的啟用區域，這使我們能夠找到它。 ”
這並不容易。 “我們不會開啟包裹大腦的硬腦膜，但我們必須精確地將每個接觸點放置在感覺和運動區域，這需要極其精確的導航。 因為你看不到大腦的**，即使你看到大腦的溝，也很難識別。 趙國光說。
他打了個比方：“這就像我們走進乙個足球場，有3萬或4萬名觀眾同時歡呼，我們必須發現南看台第80排的兩個人在說什麼。 而且，腦細胞有上千個，難度可想而知。 ”
第二步，確定面積，如何將裝置埋在大腦中？ 這就是選擇正確技術的地方。
光找到啟用區還不夠，如何植入腦機介面處理器？ 與Neuralink的“心靈感應”技術不同，中國團隊在無線微創技術上取得了兩大突破
一方面，通過植入腦機介面NEO，將內部機埋在顱骨中，電極覆蓋在硬膜外，在不損傷神經組織的情況下保證顱內訊號的質量。 另一方面，它使用近場無線電源和訊號傳輸，植入顱骨的內部機器不需要電池。
我們的設計是為了避免併發症。 如果腦積液滲漏，裝置會浸泡很長時間，感染的幾率很高，所以我們沒有突破硬腦膜，而是在硬膜外麻醉上“工作”。 換句話說，裝置下方是乙個水囊，它包裹著重要的腦組織，我們不是刺穿水囊，而是收集腦膜表面的大腦訊號，這樣腦組織就不會受損。 趙國光說。
在我們的系統中，給“腦機”充電和訊號採集是無線的，即所謂的“內應在外”。 這使患者能夠更快地適應裝置，滿足記錄的取樣率並確保長期的能量供應。 趙國光說。
第三步是埋下處理器並捕獲訊號，接下來的問題是如何將大腦訊號“解碼”為計算機語言。
手術成功十天後，老楊出院回家了。 在家使用時，外接電腦需要通過頭皮給內機供電，接收大腦中的神經訊號，然後傳輸到電腦或手機，最終實現腦機介面通訊。
我們遇到過無數毫秒級的電訊號，就像天書一樣，不分析就不知道它代表什麼。 所以，解碼非常重要。 趙國光道：“它解決了什麼程式碼？ 計算機可以理解的程式碼是 0 和 1。 解碼後，可以轉換成各種生活場景，比如控制抓取物體的氣動手套、控制電動輪椅、開關電視機等，都可以用心來控制。 ”
經過3個月的居家**訓練，老楊已經能夠通過腦電活動驅動氣動手套，獨立實現飲水等腦控功能，抓取準確率達90%以上——這就是本文開頭的場景。 患者的脊髓損傷 （ASIA） 功能評分和感覺誘發電位測量也有所改善。
腦機介面將惠及更多患者。
我們特別感謝老楊，他是第乙個吃螃蟹的人，體現了旺盛的生命力和恢復健康的強烈願望。 趙國光表示，“通過腦機聯動，老陽可以在3個月內取得顯著的進步，這對患者、患者家屬、醫護人員、工程技術人員和裝置製造商來說都是令人興奮的，也激勵著我們更積極地探索更多未知的領域。 ”
未來，腦機介面的應用場景非常廣泛。 通過記錄和解讀大腦訊號，大腦與計算機之間的直接通訊不僅可以幫助ALS、脊髓損傷、癲癇等腦部疾病患者，而且有望實現腦機融合智慧型，擴充套件人腦資訊處理能力，具有廣泛的應用前景。
以癲癇**為例，趙國光的團隊接收了一名15歲的女孩。 她患有癲癇病已有12年，右手劇烈抽搐，雙腿痙攣，每月癲癇發作700多次。 據趙國光介紹，通過將相應的裝置和電極放入患者的大腦中，手術後第乙個月的癲癇發作次數減少到480次，第二個月減少到57次，癲癇發作在第5個月停止。
當女孩前來複診時，由於疾病的消除，整個人的狀況有所好轉，醫護人員幾乎認不出她。 “能夠幫助患者減輕痛苦，恢復正常生活，是我們作為醫生最大的幸福。 趙國光說。
事實上，腦機介面的概念提出已經有50年了。 近年來，相關研究已成為各國研發的熱門賽道。 趙國光表示，在這個賽道上，中國目前處於第一組，而且發展非常快，“我們期待從0到1的原創性，也需要從1到100的飛躍; 通過從1到1000的資料分析，可以促進原創技術的發展。 每一條賽道，每乙個階段，我們都必須繼續發力。 ”
在趙國光看來，正常人的活動就像大腦功能區獨唱一樣，功能受損後，獨唱者的聲音就消失了。 “腦機介面的出現，就是希望周圍的人能合唱，而不是獨唱，繼續演奏音樂。 ”
為了完成這場健康的合唱，中國技術團隊將繼續探索。 （熊健， 趙景凡）.
人物**海外版（2024-02-23 09版）。