2024-03-09 农历甲辰年 正月廿九
脑机接口创造康复奇迹

本报记者  田雨汀

开栏的话:每项重大突破的背后,都凝聚着科研工作者数十年的深耕与坚守。他们对前沿科技的发展也有着更为精准的认知。本版推出“科创先锋”栏目,专访医药科技领域领军人物与先行者,全方位介绍创新成果。

瘫痪者下床自主行走、言语障碍者重获表达能力……这些曾经看似天方夜谭的设想变成了现实。近年来,北京脑科学与类脑研究所所长、北京芯智达神经技术有限公司首席科学家罗敏敏带领团队致力于脑机接口的研究,“北脑一号”“北脑二号”等成果已达国际领先水平。2026年年初,中国科学院院士和中国工程院院士投票评选出2025年中国十大科技进展新闻,“北脑一号完成首批无线人体全植入”位列其中。

脑机接口离“读心术”还很远

“我的大脑在想什么,真的能被读出来吗?”这是普通人听到“脑机接口”时最好奇的问题之一。罗敏敏说:“我们的一切思维、感知和运动控制,归根到底都是大脑神经电活动有序发放的结果。如果能记录到足够多、足够精度的神经电活动,就可以或多或少反向推断你的意图。但要说像读心术一样,其实还差得很远。”

罗敏敏1973年出生,巧合的是,“脑机接口”这个概念也在同一年被提出。他的学习轨迹有些独特:大学读心理学,选修了计算机、电子工程和生物学;研究生第一个专业是计算机科学,后来转入脑科学做电生理。“脑科学技术要求从业人员具备比较全面的知识——要懂分子、细胞、生化,又要懂数学、编码,还要懂电子、光学。技术转化为产品,还得跟临床专家紧密合作。”正是这种有点发散的经历,让罗敏敏能听懂不同领域专家的“语言”,为研发时的统筹协调奠定基础。

罗敏敏介绍,脑机接口有三大技术路径。非侵入式(头皮脑电)最安全,但信号要经过脑膜、头骨、头皮的多重衰减,“就像把麦克风放到门外,很难传达屋里的说话声”。全侵入式直接把电极植入大脑,信号质量高,但会引发神经炎症,长期稳定性是个难题。“在这两种技术之间,半侵入式做到了平衡。”罗敏敏解释,“在颅骨上开一个小的骨窗,把电极贴敷在硬脑膜外,不插进脑组织,信号质量适中,稳定性和安全性也不错。”

“北脑一号”处于“全球最高水平”

基于这一思路,北京脑科学与类脑研究所布局了两条产品线:半侵入式“北脑一号”快速积累临床经验,侵入式“北脑二号”对标国际顶尖水平,探索技术边界。二者目前均达到当今世界领先水平。

2025年,“北脑一号”智能脑机系统率先在北京大学第一医院、首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京天坛医院开展可行性临床研究,针对脊髓损伤、脑卒中等导致的运动功能障碍开展精细运动解码,以及渐冻症等导致的言语障碍开展中文言语解码,完成7例人体植入。2026年3月31日,“北脑一号”正式进入注册临床试验阶段,截至目前,已完成接近30例人体植入,最长植入时间超过1年,累计人体安全工作时长7万小时,系统性能稳定,肢体瘫痪者重建了运动功能,言语障碍者实现常用近百词中文解码输出。

“北脑一号”的首例植入对象是一位脊髓损伤四肢截瘫患者,植入前手部完全无法活动,植入后,患者想象握拳,脑机接口检测到信号,对相应肌肉进行电刺激,就能带动手部完成握拳动作。一年后随访,该患者不仅能抓握粗糙物品,还能用两只手指捏起玻璃珠,甚至抓起草莓放进嘴里。罗敏敏介绍,“北脑一号”预计在2026年完成注册临床试验全部入组,2027年申报注册证。

罗敏敏表示,在半侵入式脑机接口领域,“北脑一号”目前处于“全球最高水平”——128通道、低功耗、稳定可靠,且已在患者身上得到验证。全侵入式方面,我国研发比美国晚了15~20年,人才、平台、经验都有差距,但发展速度很快。“北脑二号”是512信号通道的无线全侵入式脑机接口,目前已完成动物测试,预计2026年年底进行临床验证。在猴子实验中,解码速度达到7.2比特/秒,接近埃隆·马斯克脑机接口公司公布的7.3比特/秒。“但集成度上还有部分差距”,罗敏敏坦言,“我们的优势是临床资源丰富,能帮助截瘫、偏瘫等患者进行康复,不足是基础研究积累不够,高端制造能力有待提升。”他表示,如何在性能和安全间找到一个最佳平衡是难点,必须在确保产品安全稳定的基础上不断迭代,做到体积更小、能耗更低。

产品质量过硬,研发不走捷径

“人类对大脑的理解,很可能连千分之一都不到。”罗敏敏说,脑机接口产品还面临许多难关。一是解码信息率太低,离精细运动控制(比如用筷子夹菜)还很远;二是长期安全稳定性未被证明,不知道植入5年、10年后能否正常使用;三是闭环调控处于概念阶段,例如无法在检测到焦虑后自动刺激大脑进行情绪调节;四是让瘫痪者恢复触觉、让盲人重见图像的“写入式”脑机接口,几乎处于研发空白。

2026年初,国家药监局对两项脑机接口医疗器械行业标准启动立项,罗敏敏表示非常支持。“脑子里长期植入一个硬东西,还带电工作,必须非常谨慎。”他表示,只有不断加强监管,确保行业健康、有序发展,才能保证产品质量过硬、研发不走捷径。

展望未来,罗敏敏认为,运动障碍、言语障碍、情绪障碍等患者都可能从脑机接口技术中获益,甚至不排除通过刺激大脑增加神经递质的分泌,让人精神矍铄、记忆力获得提升的可能性。▲