您是否幻想过,仅仅通过大脑里的一个念头,就能控制周围的设备?近年来,随着人工智能、神经生物学、传感器等技术提升,“脑机接口”这项听起来很科幻的技术,也逐步走进我们的生活。
12日,国家医保局发布《神经系统医疗服务价格项目立项指南》,其中专门为脑机接口新技术价格单独立项,设立了“侵入式脑机接口植入费”“侵入式脑机接口取出费”等价格项目,各地对接落实立项指南后,脑机接口医疗收费将有规可依。这意味着,一旦脑机接口技术成熟,快速进入临床应用的服务收费路径已经铺好。
到底什么是“脑机接口”?大脑与机器在医学领域如何对话?脑脊(jǐ)接口和脑机(jī)接口,一字之差,对患者来说有何不同?当前脑机接口还有哪些难点需突破?一起了解↓
什么是脑机接口?
脑机接口是在大脑与外部设备之间建立直接连接的通路。大脑在思维活动时产生脑电波,脑机接口则通过识别脑电波特征直接读取大脑意图,将其转化为计算机指令,实现人与机器或外部环境之间的交互联通,创造让瘫痪者行走、让失语者“说话”、让盲人“复明”等奇迹。
脑机接口技术主要分为非侵入式和侵入式两类,其中,非侵入式脑机接口是在头皮表面使用电极、传感器等设备,获取大脑活动信息。虽然获取信号的质量水平相对较低,但具有易操作、安全性高等特点。此次国家医保局立项指南新增非侵入式脑机接口适配费项目,就是为临床使用此类技术时,需要不断调试设备的服务项目而设。
脑机接口——让患者用意念控制机械臂
近年来,随着脑机接口技术的不断发展,让瘫痪者行走、失语者“开口说话”、通过“意念”指挥机械,频频出现在大家的视野里。
在浙江大学医学院附属第二医院,一位77岁的高位截瘫患者通过脑中想象,一旁的机器臂在白板上写出“浙江大学”四个字。5年前,专家团队在患者脑中植入两块4毫米大小的芯片,通过微小电流让脑细胞与计算机互动,驱动机械手臂,实现“脑控”写字,与正常人的书写反应仅相差0.2秒。目前,100个常用汉字中,患者“脑控”书写的正确率达到96%。
在首都医科大学附属北京天坛医院,截瘫患者小白实施无线微创脑机接口植入手术,经过两个月康复训练,患者成功实现意念控制光标移动。
在首都医科大学宣武医院,四肢瘫痪14年的杨先生植入无线微创脑机植入手术后,不仅能用意念操控外骨骼手套完成抓握动作,甚至可以独立拿起水瓶喝水,这意味着脑控技术已从基础功能复健迈向复杂动作控制。
脑脊接口——让截瘫患者恢复行走
除了脑机接口,还有一种脑脊接口,一字之差有何不同?脊髓损伤导致的瘫痪在医学界一直被视为“不治之症”。作为脑机接口概念的延伸,脑脊接口将为全球2000万脊髓损伤患者带来重新行走的希望。在脑部和脊髓植入电极芯片,在大脑与脊髓间搭建一条“神经桥”,患者就可以恢复下肢站立及行走。
两者的区别在于,脑脊接口植入无需连接外部设备,其将多台设备集合为一台脑部植入式微型设备,可以在降低手术创伤的同时,提高脑电信号采集的稳定性和效率。
近日,复旦大学附属华山医院团队完成全球首批第4例手术,该技术帮助高空坠落导致截瘫的小周,在术后第一天就自主完成抬腿动作。
复旦大学科研团队历时五年研发的脑脊接口系统,是将两个直径1毫米左右的电极芯片植入脑部运动脑区、1根电极植入脊髓,手术可以在4小时左右完成。通过在大脑与脊髓间搭建“神经桥”,患者想抬腿时,脑部芯片立刻捕捉信号,腰部芯片精准刺激对应神经,让双腿动起来,使截瘫患者可以自主控制下肢行走。
此外,科研团队将通过采集患者步态、脑电及肌电数据,持续优化AI算法模型,并针对轻症患者研发穿戴式设备。
脑机接口技术未来应用
难点与风险并存
专家介绍,大脑有800亿到1000亿个神经元,每个神经元又与上万个其他神经元连接,人们对大脑的认知还远远不够。现在最顶尖的电生理技术一次也只能记录1000个神经元,大规模记录和准确解码编码任重道远。另外,侵入式脑机接口对大脑的损伤不容忽视,植入电极需开颅手术,电极在脑中时间长了有感染风险。为保障患者安全,脑机接口技术应列入医疗技术清单。
当脑电波被读取、记录,人的思维处于全面暴露的风险之中,隐私安全愈加凸显。脑机接口技术可以改变大脑的活动模式,可能影响我们的性格、决策甚至身份认同。专家建议,接受脑机接口技术临床试验的患者,必须经过严格的伦理审查。在技术普遍应用之前,相关部门应对脑机接口可能涉及的神经数据和精神隐私等问题,制定相应的技术标准、法律规范和伦理原则。
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