脑机接口技术会让人脑无所不能吗？专访北京脑所所长罗敏敏

曾经科幻片里的内容，正在成为现实：装载脑机接口系统后，瘫痪青年可通过“意念”操控机械臂抓握水杯，渐冻症患者具备了简单语言交流能力，瘫痪中年教师获得脑控精细运动能力，有望重新弹奏钢琴。

给这些患者带来福音的是“北脑一号”智能脑机系统。“北脑一号”是由北京芯智达神经技术有限公司（以下简称芯智达）联合北京脑科学与类脑研究所（以下简称“北京脑所”）推出的半侵入式智能脑机系统。

今年3月20日，北京脑所宣布，“北脑一号”智能脑机系统已完成国际首批柔性高通量半侵入式无线全植入脑机系统的人体植入，进入临床验证阶段。目前，已有3例患者分别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完成手术植入，患者术后恢复良好，并经过术后训练实现了运动想象脑控和中文言语实时解码。

未来脑机接口技术发展趋势如何？需要解决怎样的技术难点？如何应对伦理挑战？3月31日，中关村论坛年会“脑机接口创新发展与应用论坛”召开。新京报记者专访了北京脑所所长罗敏敏。

北京脑所所长罗敏敏。受访者供图

脑机接口医疗，为瘫痪者带来康复希望

新京报：“北脑一号”已有3例临床应用，目前表现如何？

罗敏敏：第一例患者是一位因车祸受伤后四肢瘫痪近两年的30岁青年。今年2月27日，北京大学第一医院伊志强团队为他植入“北脑一号”后，他便可以通过脑控实现机械臂运动抓握水杯。

第二例患者是一位67岁的渐冻症患者，此前几乎不能说话。今年3月5日，首都医科大学宣武医院为患者实施了全球首例无线植入式中文言语脑机接口手术。植入“北脑一号”后，患者开始接受言语解码训练，现在已可以通过机器输出语言的辅助，具备简单的语言交流能力。

第三例患者是一位47岁的瘫痪患者。今年3月20日，首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学系教授赵继宗医疗团队为其植入了“北脑一号”。患者目前能够驱动肌肉刺激装置，促进自身肢体运动功能逐渐康复。

目前来看，“北脑一号”完成人体植入后，患者术后恢复良好，设备有效通道数（通道数，即大脑内信号的记录点位数量）98%以上。

新京报：相比传统康复治疗，脑机接口医疗技术的优势是什么？

罗敏敏：对于很多患者而言，传统康复治疗存在一些局限性，即使经过长期的康复训练，许多患者的运动能力也难以恢复。而脑机接口技术的出现，为这些患者带来了更多康复的希望。人的大脑在进行思维活动时会形成脑电波，医疗人员通过植入电极，便能直接读取大脑的意图，实现所谓的“意念”控制。这样，脑机接口系统能帮助患者绕过受损的神经通路，直接用“意念”控制肢体，进一步恢复自主运动能力。

“北脑一号”拥有128通道，实现了全球同类脑机产品的最大信号通量，信号采集精度、信号传输和处理性能均处在世界先进水平。这套系统通过微型体内机、便携式体外机和软件算法，可以为脊髓损伤、脑卒中、肌萎缩侧索硬化症（渐冻症）等运动和言语功能障碍患者带来康复的希望。

应对伦理挑战，应让人类获益大于风险

新京报：脑机接口技术面临的主要难点是什么？

罗敏敏：我们需要解决的核心技术问题，就是电极要和生物组织具有良好的生物相容性。我们知道，电子材料是比较坚硬的，而人脑内的生物组织比较柔软。将生物芯片植入人脑后，很容易引起生物排斥，化解这种排斥并提高相容性，是主要难点之一。另外，我们为了记录更多的数据、获得更高的解码质量，就需要更多的通道。然而，更多的通道也意味着对机器设备的通讯和能耗提出更高的要求。我们需要同时控制能耗、保障信号采集质量，还要控制住温升，这就需要高标准的系统集成能力。

再者就是解码的难题。当我们采集到患者的电生理信号后，需要快速解码患者的意图。这需要机器一方面能够采集大量数据，另一方面还能快速分析、得出结果。实际应用中，机器需要在几十毫秒之内解码出患者想要表达的内容，这对计算和算法的挑战很大。

新京报：未来技术会让人脑像科幻片里一样无所不能吗？

罗敏敏：很多网友也说，会不会将来人就不用学习了，每人脑子里植入芯片就行了。但我认为，在短期内，技术还达不到这种可能性。现有脑机接口技术主要分为“非侵入式”和“侵入式”两种。“非侵入式”技术只能读取头皮表面的宏观电活动，分辨率低，而“侵入式”技术虽然精度高，但覆盖范围又比较小。相较人脑产生的海量信号来说，这两种技术能捕捉到的神经信号都很有限。另外，脑机接口不是装上就能使用的，还需要用户长期训练才能实现稳定操作。

人类发展脑机接口技术，是用来真正帮助到有需要的人。目前世界上还有几百万高位截瘫患者、上千万言语障碍患者，能用技术帮助他们实现康复，才是真正的“技术向善”。

新京报：脑机接口技术是否有伦理挑战？如何应对这一挑战？

罗敏敏：脑机接口技术和其他新兴的医疗技术一样，面临的伦理挑战在于，是否具有安全性和有效性。我认为在发展新技术的过程中，需要评估使用该技术所获得的收益以及相应风险。如果人类的获益大于风险，那么技术的使用就是正当的。

技术趋势，让人机沟通更加精准和自然

新京报：“北脑一号”已经有3例临床应用，将来有怎样的打算？

罗敏敏：接下来，“北脑一号”还将继续优化，最快在今年年底，有望通过申报，正式走入注册临床试验阶段。另外，解码是一个非常需要在短期之内提高的方向，怎么和更多的外部设备连起来，让患者可以在手机上玩点游戏，控制一些外设，利用外骨骼、外部的机械手做非常精细的运动控制，这都是短期之内就要提高、实现的。我们希望有新一代“北脑一号”2.0版本，有更多的通道数、更多脑区的采集、更好的行为解码，从而让机器更加智能。

同时，“北脑二号”的研发也在持续开展。“北脑二号”的核心组件包括自研高通量柔性微丝电极、千通道高速神经电信号采集设备、基于前馈控制的生成式神经解码。2024年，“北脑二号”在国际上首次实现非人灵长类对二维运动目标的脑控拦截。今年这套设备有望升级为“无线版”，制作原型机并开展大动物实验。再过一两年时间，“北脑二号”有望进入人体临床阶段。

新京报：整体上看，你认为脑机接口技术有怎样的发展趋势？

罗敏敏：未来，脑机接口系统应该是高通量，现在我们的脑机接口系统是百通道数，将来会迈向数千、数万甚至更多的通道数。另外，整个系统将是多模态融合发展趋势。电极能兼容电、光、声、磁等多种信号类型的传感器，从而实现不同传感器之间的高效同步。在解码方面，未来的脑机接口系统将更好地借助AI等前沿技术，对超高通量多模态数据进行算法分析与精准解码，能深度解析复杂大脑活动。

未来由AI增强的闭环脑机接口，将会让机器与用户的沟通变得更为精准、自然。随着技术臻于成熟，应用场景也会扩大。现阶段的脑机接口应用场景局限在特定的使用场地中，而且还需要专业的操作人员指导使用机器，这让人使用起来很不方便。未来，机器设备的形态应是便携化、易操作、高舒适度，患者使用脑机接口系统就像穿衣服一样简单。

新京报：发展脑机接口技术，北京有怎样的优势？

罗敏敏：北京的科研机构比较多，汇聚了全国顶尖的科研机构与人才资源，有很多高校院所长期深耕神经科学、人工智能、材料科学等交叉领域，这有利于科研合作。另外，北京的产业协同性、政策环境也比较好。例如，我们在政府部门支持下，联合天坛医院、宣武医院、北大医院等单位开展多项临床研究，加速了技术从实验室走向应用的进程。

新京报记者 赵利新

编辑 张磊 校对 刘越