您是否幻想過,僅僅通過大腦里的一個念頭,就能控制周圍的設備?近年來,隨著人工智能、神經生物學、傳感器等技術提升,“腦機接口”這項聽起來很科幻的技術,也逐步走進我們的生活。
12日,國家醫保局發布《神經系統醫療服務價格項目立項指南》,其中專門為腦機接口新技術價格單獨立項,設立了“侵入式腦機接口植入費”“侵入式腦機接口取出費”等價格項目,各地對接落實立項指南后,腦機接口醫療收費將有規可依。這意味著,一旦腦機接口技術成熟,快速進入臨床應用的服務收費路徑已經鋪好。
到底什么是“腦機接口”?大腦與機器在醫學領域如何對話?腦脊(jǐ)接口和腦機(jī)接口,一字之差,對患者來說有何不同?當前腦機接口還有哪些難點需突破?一起了解↓
什么是腦機接口?
腦機接口是在大腦與外部設備之間建立直接連接的通路。大腦在思維活動時產生腦電波,腦機接口則通過識別腦電波特征直接讀取大腦意圖,將其轉化為計算機指令,實現人與機器或外部環境之間的交互聯通,創造讓癱瘓者行走、讓失語者“說話”、讓盲人“復明”等奇跡。
腦機接口技術主要分為非侵入式和侵入式兩類,其中,非侵入式腦機接口是在頭皮表面使用電極、傳感器等設備,獲取大腦活動信息。雖然獲取信號的質量水平相對較低,但具有易操作、安全性高等特點。此次國家醫保局立項指南新增非侵入式腦機接口適配費項目,就是為臨床使用此類技術時,需要不斷調試設備的服務項目而設。
腦機接口——讓患者用意念控制機械臂
近年來,隨著腦機接口技術的不斷發展,讓癱瘓者行走、失語者“開口說話”、通過“意念”指揮機械,頻頻出現在大家的視野里。
在浙江大學醫學院附屬第二醫院,一位77歲的高位截癱患者通過腦中想象,一旁的機器臂在白板上寫出“浙江大學”四個字。5年前,專家團隊在患者腦中植入兩塊4毫米大小的芯片,通過微小電流讓腦細胞與計算機互動,驅動機械手臂,實現“腦控”寫字,與正常人的書寫反應僅相差0.2秒。目前,100個常用漢字中,患者“腦控”書寫的正確率達到96%。
在首都醫科大學附屬北京天壇醫院,截癱患者小白實施無線微創腦機接口植入手術,經過兩個月康復訓練,患者成功實現意念控制光標移動。
在首都醫科大學宣武醫院,四肢癱瘓14年的楊先生植入無線微創腦機植入手術后,不僅能用意念操控外骨骼手套完成抓握動作,甚至可以獨立拿起水瓶喝水,這意味著腦控技術已從基礎功能復健邁向復雜動作控制。
腦脊接口——讓截癱患者恢復行走
除了腦機接口,還有一種腦脊接口,一字之差有何不同?脊髓損傷導致的癱瘓在醫學界一直被視為“不治之癥”。作為腦機接口概念的延伸,腦脊接口將為全球2000萬脊髓損傷患者帶來重新行走的希望。在腦部和脊髓植入電極芯片,在大腦與脊髓間搭建一條“神經橋”,患者就可以恢復下肢站立及行走。
兩者的區別在于,腦脊接口植入無需連接外部設備,其將多臺設備集合為一臺腦部植入式微型設備,可以在降低手術創傷的同時,提高腦電信號采集的穩定性和效率。
近日,復旦大學附屬華山醫院團隊完成全球首批第4例手術,該技術幫助高空墜落導致截癱的小周,在術后第一天就自主完成抬腿動作。
復旦大學科研團隊歷時五年研發的腦脊接口系統,是將兩個直徑1毫米左右的電極芯片植入腦部運動腦區、1根電極植入脊髓,手術可以在4小時左右完成。通過在大腦與脊髓間搭建“神經橋”,患者想抬腿時,腦部芯片立刻捕捉信號,腰部芯片精準刺激對應神經,讓雙腿動起來,使截癱患者可以自主控制下肢行走。
此外,科研團隊將通過采集患者步態、腦電及肌電數據,持續優化AI算法模型,并針對輕癥患者研發穿戴式設備。
腦機接口技術未來應用
難點與風險并存
專家介紹,大腦有800億到1000億個神經元,每個神經元又與上萬個其他神經元連接,人們對大腦的認知還遠遠不夠。現在最頂尖的電生理技術一次也只能記錄1000個神經元,大規模記錄和準確解碼編碼任重道遠。另外,侵入式腦機接口對大腦的損傷不容忽視,植入電極需開顱手術,電極在腦中時間長了有感染風險。為保障患者安全,腦機接口技術應列入醫療技術清單。
當腦電波被讀取、記錄,人的思維處于全面暴露的風險之中,隱私安全愈加凸顯。腦機接口技術可以改變大腦的活動模式,可能影響我們的性格、決策甚至身份認同。專家建議,接受腦機接口技術臨床試驗的患者,必須經過嚴格的倫理審查。在技術普遍應用之前,相關部門應對腦機接口可能涉及的神經數據和精神隱私等問題,制定相應的技術標準、法律規范和倫理原則。
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