全球首例，不开颅让猴子“意念”取食

一只猴子动动脑，

(资料图)

用“意念”就能控制机械臂，

将食物送到嘴边……

今年5月上旬，一场非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功，这是全球首例同类型试验。 业界认为，它标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。‍‍‍

此次试验由南开大学段峰教授团队牵头，与中国人民解放军总医院（301医院）、上海心玮医疗科技股份有限公司联合完成，突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等脑机接口核心技术。

近日，潮新闻记者采访到段峰教授，解读背后的故事。

研发新型脑机接口

微创即可采集脑电信号

双手被绑住的猴子，想吃食物时大脑会产生伸手取食的“冲动”，于是产生“意念”操纵机械臂运动，成功把食物送到了自己嘴里。

今年5月上旬，借助介入式脑机接口技术，南开大学段峰教授领衔的团队成功完成了上述试验。这是全球首例非人灵长类动物“介入式脑机接口试验”。

所谓脑机接口，就是大脑能用“意念”控制的外部设备。 传统脑机接口分为侵入式和非侵入式两种。侵入式设备需要开颅将传感器植入大脑皮层；非侵入式则一般采用头外穿戴设备采集信号。

与之不同，介入式脑机接口采集信号时并非无创，但不需要开颅，而是通过微创进行。

团队研发出搭载了传感器的血管支架，以此作为信号采集器。此次试验中，需要在试验动物，也就是猴子的颈静脉刺个小口，通过细如发丝的静脉导管，将装有传感器的支架送入位于大脑皮层的血管。

当导管被移除时，血管支架会在血管壁内扩张，传感器贴近血管内壁，从而采集脑电信号。信号经过外部电脑的解析，又变成控制命令发送给机械臂，操纵机械臂运动。

“在脑血管中放置支架已经较为成熟的手术，可以用于治疗脑血栓、脑梗塞等疾病，将其应用于脑机接口，损伤小，容易操作。”段峰表示。

本轮试验从2020年开始做准备。去年6月，段峰团队以羊为试验对象，完成了国内首例介入式脑机接口动物试验，验证了自研传感器的有效性、安全性。

刚刚完成的试验，则验证了“介入式脑电信号解析”这一新技术的成效，通过猴子用“意念”控制机械臂递送食物到自己嘴里，实现了主动意图识别对机械臂的控制。

脑接口诞生数十年

团队成果兼顾信号与安全

人类一直在试图揭开大脑之谜。

成人大脑皮层中约有140亿个神经细胞，又称为神经元，它们互相连接，控制着人类的思考、运动。当神经元活动时会产生电信号，也就是脑电波。

早在上世纪20年代，科学家们就发现了脑电波的存在，并开始研究运动与神经元放电关系。以此为基础，脑机接口概念诞生，其目标就是读取并利用大脑神经元的电信号。

换句话说，人类对脑机接口的研究已达数十年。 2000年以后，相关技术进展迅速。

美国布朗大学研究人员曾开发过一个脑机接口系统BrainGate。2012年，相关研究使一个瘫痪的女士在试验中，通过侵入式脑机接口系统控制机械臂，将一杯咖啡送到了自己嘴前。

真正激发公众好奇与热情的是2021年4月，埃隆·马斯克创办的Neuralink钻透猴子颅骨，将一枚极小的电极植入猴子大脑，让一只猴子利用“意念”，玩起了电脑乒乓游戏。

在国内，1999年清华大学就已经发表过脑机接口相关论文。2014年，段峰团队完成过“脑控汽车”的试验，通过头戴式设备采集脑电信号，让试验者意念“发号施令”，控制汽车行进，“但脑电信号长期稳定性差。”段峰说。

2020年，浙江大学团队也成功完成国内首例侵入式脑机接口临床转化。团队给一位72岁的高位截瘫大伯植入装置，使他能通过“意念”控制机械手臂，患者需要开颅佩戴设备……

与此前试验相比，段峰更希望找到一个识别脑电信号准确、但伤害性又小的方式。最终，他选择与神经介入器械公司心玮医疗联手，采用血管支架方式，共同研发介入式脑机接口。

医疗健康成脑机接口应用主场景

离普适性产品有多远？

大多数人对脑机接口的印象来源于科幻作品，《黑客帝国》里它将人类控制在“矩阵”中，《阿凡达》里它让杰克摆脱轮椅，《头号玩家》里它连通游戏与现实世界……

现实世界里，脑机接口在试验中也实现了“隔空取物”“隔空游戏”，除此之外，脑机接口还能带来什么？

段峰认为，目前，医疗健康将是脑机接口应用的主要场景，比如脑卒中、抑郁症、阿尔兹海默症等，这其中介入式脑机接口凭借不开颅、信号质量好，又有更好的适用场景， “比如，脑卒中患者接受救治后，可以使用介入式脑机接口进行主动意识的康复训练。”

然而真正实现，还有很长的路要走。目前，脑机接口是国内外竞逐的科技热点。在国外，多家企业完成脑机接口动物试验，其中包括Neuralink、BrainCo和Synchron等，然而还未诞生一款普适性产品。

备受关注的Neuralink在通过开颅植入电极，让猴子完成“意念”玩乒乓球游戏等试验后，被曝23个试验猴中过半已死亡，公司也因涉及违反《动物福利法》被调查。

在介入式脑机接口领域，段峰表示，接下来，团队将朝着开展人体试验方向努力，希望未来产品最终逐渐下沉，让普通患者可以受益于此。

不过，从动物到人体，难度逐级增加。据介绍，目前，前两个阶段完成试验的动物都状态良好，后续团队还需要继续监测试验羊和试验猴的各项生理指标，以更好评价试验的有效性和安全性。

“在临床上，我们没有先例，要将技术到临床，可能还需要走较长的一段路。”段峰表示，这涉及政策支持、资金支持、法律法规建设等一系列配套建设，同时，还要推进伦理审批工作，最终何时应用于人体，时间上还无法确定。

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