脑机接口用于康复治疗已有里程碑式突破

 新闻中心     |      2024年05月14日

【编者按】1月30日,埃隆·马斯克在社交平台 X 宣布,由他所创立的脑机接口公司Neuralink,已经将第一颗大脑芯片植入人体,目前“恢复良好”。这一信息使得脑机接口再次受到各界关注。

脑机接口用于康复治疗已有里程碑式突破

Neuralink的这一举措具有怎样的意义?到底什么是脑机接口?目前在临床上可以发挥怎样的作用?澎湃科技为此邀请了脑机接口相关专家撰文解答上述问题。

本文作者来自复旦大学附属华山医院康复医学科,其中贾杰教授为复旦大学附属华山医院福建医院(国家区域医疗中心)副院长,复旦大学附属华山医院康复医学科副主任。贾杰教授从事脑机接口研究十余年,并在临床中利用脑机接口技术尝试康复治疗。

脑机接口是一种利用人或动物的脑信号与外部设备进行通讯和控制的全新技术,可以实现人类的智能、感知、语言、行为等多方面的控制。近年来,脑机接口技术在生物医学、神经康复和智能机器人等领域取得了重大的进展和突破,引起了全球的关注和热议。

脑机接口技术的原理是通过信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号,经过信号处理、分析和编码,转换为可以被计算机或其他电子设备识别的指令,实现对外部设备的控制。同时,外部设备也可以通过反馈信息给大脑,形成一个闭环的系统。

根据信号采集方式的不同,脑机接口技术可以分为非侵入式、半侵入式和侵入式三种类型。

·非侵入式脑机接口是指无需通过侵入大脑,只需通过附着在头皮上的穿戴设备来对大脑信息进行记录和解读。这种技术虽然安全性高,但是信号质量和分辨率较低,受到颅骨和噪声的干扰。

·半侵入式脑机接口是指将脑机接口植入到颅腔内,但是在大脑皮层之外。这种技术可以获得较高的信号强度和分辨率,同时降低免疫反应和愈伤组织的风险。侵入式脑机接口是指通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层,这样可以获得最高质量的神经信号,但是成本明显高于前两者,且存在着较高的安全风险以及可能引发的并发症。

Neuralink采用的是侵入式脑机接口技术,需要通过手术将微型电极植入到大脑皮层,从而获得高质量的神经信号。Neuralink的目标是通过脑机接口,帮助那些因为颈脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症(也称渐冻症)而导致四肢功能受限的患者,恢复沟通和运动能力。

Neuralink的人体临床试验是脑机接口技术在人类身上的首次应用,具有里程碑式的意义。如果试验成功,将证明脑机接口技术的安全性和有效性,为未来的商业化和推广打下基础。其次,Neuralink的人体临床试验也是脑机接口技术在治疗和康复领域的一次突破,将为那些失去正常生活能力的患者带来希望和改善。通过脑机接口,患者可以用自己的意念来控制外部设备,如电脑、手机、机械臂等,实现与外界的交流和操作。再次,它是脑机接口技术在人类增强领域的一次尝试,将为人类的智能、感知、语言、行为等能力的提升和拓展开辟新的可能。马斯克的最终愿景是通过脑机接口,让人类能够与人工智能(AI)和其他人类进行高效的沟通和共享,实现人类的超越和进化。当然,Neuralink的人体临床试验也存在着许多的挑战和风险,如技术的成熟度、安全性、伦理性、社会性等。因此,Neuralink的人体临床试验需要在严格的监管和评估下进行,以确保其科学性、合理性和可持续性。总之,Neuralink的人体临床试验是脑机接口技术的一次重要尝试,也是马斯克的一次大胆探索。它将为人类的治疗、康复和增强带来新的机遇和挑战,也将引发人类对自身和未来的思考和反思。

在这个充满科技和希望的时代,不久的未来,脑机接口技术即将成为一项广泛应用的医疗技术,为无数身患重病的患者带来新的希望。

脑机接口在康复科的应用非常广泛,主要表现在以下几个方面:

·运动障碍康复:对于脊髓损伤、脑卒中、肌萎缩侧索硬化症等导致的运动障碍患者,脑机接口可以帮助他们重新获得运动能力。通过将脑机接口与康复机器人结合,患者可以通过思考来控制机器人的动作,从而进行被动或主动的运动训练。这不仅可以提高患者的运动功能,还有助于重塑大脑的神经网络。

·神经性疼痛管理:对于一些神经性疼痛的患者,传统的治疗方法往往难以奏效。脑机接口技术为这类患者提供了新的希望。通过读取大脑的神经信号,医生可以更好地理解患者的疼痛情况,并制定个性化的治疗方案。例如,一些实验性研究表明,脑机接口可以帮助患者调节大脑的神经活动,从而减轻疼痛。

·情绪支持:脑机接口可以帮助患者管理焦虑、抑郁等情绪问题。通过监测患者的情绪状态,脑机接口可以提供相应的反馈和建议,帮助患者更好地理解和调节自己的情绪。这对于心理康复和整体健康非常重要。

·认知障碍康复:脑机接口在认知障碍康复方面也具有巨大潜力。例如,对于阿尔茨海默病患者,脑机接口可以帮助他们提高记忆力和注意力。通过训练患者使用脑机接口完成任务,可以刺激大脑的不同区域,提高认知功能。

在临床实践中,我们已经开始利用脑机接口技术帮助患者,和大家分享两个案例:

其中一位名叫李明(化名)的年轻人,通过脑机接口的治疗和康复,从长期的瘫痪状态中逐渐恢复了部分运动能力。

李明曾是一名优秀的运动员,一次意外导致他颈部以下全身瘫痪。多年来,他尝试各种治疗方法,但效果都不尽如人意。正当他几乎要放弃希望时,他接触到了脑机接口治疗康复项目。这个项目通过将微电极阵列植入到李明的大脑中,实时监测和解析大脑的运动意图,从而控制外部设备的动作。在经过一系列严格的评估和筛选后,李明成为了该项目的一名受试者。在脑机接口治疗康复的过程中,李明经历了从初步适应到逐渐熟练的过程。一开始,他需要花费很长时间来适应大脑与机器的交互,控制外部设备的动作。但随着时间的推移,他逐渐掌握技巧,能够完成一些简单的动作,如抓握、移动手臂等。在这个过程中,李明也经历了许多挫折和困难。有时候,他会感到疲惫和无助,甚至想要放弃。但是,在医生和康复师的鼓励下,他坚持下来了。经过数月的治疗和康复训练,李明取得显著的进步。他不仅能够完成一些日常生活的基本动作,如吃饭、喝水等,还能够进行一些简单的运动,如散步、骑自行车等。这对于他来说是一个巨大的突破,也让他重新找回了生活的信心和乐趣。

临床中类似李明的案例并非孤例,另外一位小华(化名)是一个12岁的小男孩,他因为严重的脊髓损伤而失去了下肢运动能力。经过数周的准备,小华成功地接受了脑机接口植入手术。在随后的康复过程中,小华开始使用脑机接口进行训练。他通过想象移动自己的双腿,控制一个虚拟的腿部模型在电脑屏幕上移动。在医生和康复师的指导下,小华每天进行数小时的训练,几个月后,小华开始尝试使用脑机接口控制现实中的腿部假肢。在不断地练习和调整下,小华逐渐适应了假肢并开始进行一些简单的动作。他能够站起来、走路、甚至跑步,这对于他来说是一个巨大的突破。小华的家人看到他的进步非常高兴和感动。他们感慨万千地说:“我们曾经以为小华再也无法走路了,但现在他不仅能够行走,还重新找回了生活的乐趣和信心。”

上述两个案例已经成为脑机接口治疗康复领域的一个里程碑,证明了脑机接口技术在治疗和康复方面的巨大潜力,为更多的患者带来了希望。随着脑机接口技术的不断发展完善和社会对残疾人关怀的普及,越来越多的人将受益于此项技术。无论是成年人还是儿童,无论是因为先天缺陷还是后天事故导致的残疾,脑机接口技术都为他们带来了重新获得行动自由和生活自理能力的希望。

随着技术的不断进步和研究的深入,脑机接口在康复科的应用将越来越广泛。未来,我们有望看到更加个性化、高效和无创的脑机接口技术应用于临床实践。这将为患者带来更好的康复效果和生活质量,同时也为康复医学的发展开辟新的道路。

然而,要实现这一愿景,我们还需要解决许多挑战。首先,我们需要进一步研究和理解大脑的神经机制和工作原理,以便更好地解析和利用神经信号。其次,我们需要开发更加可靠、稳定和高效的脑机接口技术和设备,以满足临床需求。

脑机接口技术将改变人类与自身、与外部设备、与其他人类之间的关系,开启人类的全新可能。总体来说,脑机接口在康复科的应用具有巨大的潜力和价值。虽然目前这项技术仍处于发展阶段,但随着科研的不断深入和技术的不断创新,我们相信脑机接口将在未来为康复医学领域带来革命性的变革。这不仅将帮助患者恢复身体功能、提高生活质量,还将推动整个康复医学领域的进步和发展。因此,我们应该积极探索和研究脑机接口技术,以期为更多患者带来福音。同时,我们也需要关注和制定相关技术的伦理、隐私和安全问题,以确保其在合理和可控的范围内发展。