清華大學(xué)取得無(wú)線腦機(jī)接口技術(shù)突破

本報(bào)訊（記者 董魯皖龍）腦機(jī)接口通過(guò)記錄和解讀大腦信號(hào)，實(shí)現(xiàn)大腦和計(jì)算機(jī)之間直接通信。一方面可以幫助漸凍癥、脊髓損傷、癲癇等腦疾病患者康復(fù)；另一方面有望實(shí)現(xiàn)腦機(jī)融合智能，直接拓展人腦信息處理能力。

2023年10月24日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授洪波帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO（Neural Electronic Opportunity），在宣武醫(yī)院成功進(jìn)行首例臨床植入試驗(yàn)。

2024年1月29日，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)召開臨床試驗(yàn)階段總結(jié)會(huì)，宣布首例患者腦機(jī)接口康復(fù)取得突破性進(jìn)展。洪波介紹，將兩枚硬幣大小的腦機(jī)接口處理器植入高位截癱患者顱骨中，成功采集感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)神經(jīng)信號(hào)。首例患者是因車禍引起的頸椎處脊髓完全性損傷（ASIA評(píng)分A級(jí)），處于四肢癱瘓狀態(tài)已經(jīng)14年。該系統(tǒng)采用無(wú)線微創(chuàng)設(shè)計(jì)，體內(nèi)機(jī)埋在顱骨內(nèi)，電極覆蓋在硬膜外（硬膜位于顱骨和大腦皮層之間，起到保護(hù)神經(jīng)組織作用），不損傷大腦細(xì)胞，手術(shù)后10天患者出院回家。

居家使用時(shí)，體外機(jī)隔著頭皮給體內(nèi)機(jī)供電，并接收腦內(nèi)的神經(jīng)信號(hào)，傳送到電腦或者手機(jī)上，借助解碼算法實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口通信。系統(tǒng)采用了近場(chǎng)無(wú)線供電和通信技術(shù)，植入顱骨的體內(nèi)機(jī)無(wú)需電池，患者可以終生使用。

經(jīng)過(guò)3個(gè)月的居家腦機(jī)接口康復(fù)訓(xùn)練，患者可以通過(guò)腦電活動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)手套，實(shí)現(xiàn)自主喝水等腦控功能，抓握解碼準(zhǔn)確率超過(guò)90%；患者脊髓損傷的ASIA臨床評(píng)分和感覺誘發(fā)電位響應(yīng)均有顯著改善。

“與馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)Neuralink腦機(jī)接口不同，無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO把電極放在大腦硬膜外，通過(guò)長(zhǎng)期動(dòng)物試驗(yàn)研制，不會(huì)破壞神經(jīng)組織；采用了近場(chǎng)無(wú)線供電和傳輸信號(hào)，體內(nèi)無(wú)需電池。”洪波說(shuō)。

此次臨床應(yīng)用的NEO系統(tǒng)軟硬件由洪波教授團(tuán)隊(duì)與博睿康科技合作開發(fā)，臨床合作單位包括宣武醫(yī)院、天壇醫(yī)院。第二例脊髓損傷患者植入已于2023年12月19日在天壇醫(yī)院成功進(jìn)行，賈旺教授團(tuán)隊(duì)主持手術(shù)，信號(hào)接收正常，患者居家康復(fù)訓(xùn)練中。

據(jù)悉，清華醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期開展腦機(jī)接口原理、算法和臨床轉(zhuǎn)化研究。2015年高小榕、高上凱教授團(tuán)隊(duì)在頭皮腦電穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位腦機(jī)接口中，達(dá)到319比特/分鐘的信息傳輸率；2021年洪波教授團(tuán)隊(duì)在無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床前研究中，每個(gè)電極等效信息傳輸率達(dá)到20比特/分鐘，均超過(guò)當(dāng)時(shí)國(guó)際同類腦機(jī)接口最高水平。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年02月17日第1版