脑机接口的天津实践

人民网记者 孙翼飞

2025年4月8日下午，天津市环湖医院重症监护病房，医护人员一路小跑，送来一名仅四个月大的急诊患儿。

患儿头围超出同龄，同时出现“落日现象”，这是一种由于颅内压增高，压迫眼球，形成双目下视，巩膜外露的特殊表情。患儿需尽快进行神经系统评估、确定脑积水类型，进而规划下一步治疗方案。

天津大学脑机交互与人机共融海河实验室(以下简称脑机海河实验室)副主任刘秀云教授与医院苏晨芳、蒲珂主任团队沉着冷静、动作麻利，对患儿共同开展脑脊液循环动力学检测——这是一项基于人工智能、脑机接口及脑脊液循环建模的客观快速精准评估脑脊液流动状态的诊断技术。

诊断现场。受访者供图

脑积水的检测，通常需要两到三天，而在新技术的加持下，只需要几十分钟。这不仅为患者减轻了医疗费用，还大大提高了诊断精准度。检测完毕后，医疗团队又通过增强造影成像技术，进一步证实了这一诊断结果的准确性，为患儿后续治疗方案的制定提供了可靠依据。

不久前，由天津大学脑机海河实验室与天津市环湖医院合作的全国首个脑机接口综合临床实验病区，在环湖医院天塔院区启动建设。一次次为患者检查和治疗，记录下脑机接口带来的一场场从科幻到现实的医疗革命。

位于天津市环湖医院天塔院区的全国首个脑机接口综合临床实验病区。受访者供图

“我们和医院一起，在病区体系化布局各类神经重症的脑机接口临床综合解决方案，涵盖脑卒中、脑瘫、帕金森、癫痫、脑积水、颅脑创伤、视听障碍等重大疾病，为患者提供包括疾病筛查、精准治疗、智能康复在内的全链条医疗服务，打造实验室到临床一线之间从数据共享、技术验证到临床转化的闭环，提升临床研究质量和效能。”天津大学医院管理处处长、脑机海河实验室常务副主任倪广健说。

据介绍，目前双方依托合作的临床试验研究平台，围绕脑卒中运动康复、癫痫精准诊疗、神经调控与认知功能康复、儿童脑瘫精准治疗、无创颅内压监测技术等，已为百余位患者制定个性化康复方案，精准评估功能损伤程度，引导患者主动激活相关脑区，并通过采集患者行为学参数、生化信息、神经影像与神经电生理数据等进行预后评估，取得了多项突破性研究成果。

“脑出血、脑卒中患者的手功能恢复一直是康复临床中的重要难题。”倪广健说：“通过脑机接口技术，经过长期的训练，患者实现自主穿衣、洗脸、甚至签字等手部精细控制都不再是遥不可及的梦。”

天津大学脑机海河实验室研发的脑控外肢体机器人系统“灵犀指”(图右)。人民网记者 孙翼飞摄

天津大学脑机海河实验室研发的全球首款人工神经康复机器人——“神机-神甲”系列。人民网记者 孙翼飞摄

脑机接口究竟如何读取意念？倪广健用通俗的语言道出了深奥的科学：脑机接口是一种变革性的人机交互技术，其工作原理是采集脑部神经信号并分析翻译成具体指令，即让大脑与机器“对话”，再控制辅助设备做出动作。

目前，脑机接口技术分为侵入式和非侵入式。前者通过有创方式将功能器件置于人体内，得到的信号更优质，但生物相容性和安全性都存在一定挑战；后者没有创口，但捕捉到的信号很微弱，需要更先进的感知技术和解码技术，才能解析大脑发出的指令。

天津大学脑机海河实验室联合中国电子研发的脑机专用编解码芯片“脑语者”。人民网记者 孙翼飞摄

2024年，天津大学成为全国首个开设脑机接口专业方向的高校，并启动招生选拔。这一举措不仅标志着我国高等教育在脑机交互领域迈出了具有历史意义的一步，更体现了对未来科技发展趋势的深刻洞察与把握。

首批20名学生是在200多名“竞争者”中优中选优、成功“晋级”的，由原专业转入脑机接口专业就读。“此前，我国脑机接口领域人才培养主要从研究生阶段开始，如果从本科阶段就开始培养，学生只需要4年时间就能对脑机接口形成系统性的认识，大大缩短培养周期。”倪广健介绍。

今年以来，天津大学脑机海河实验室里的好消息不断：团队开发的片上脑机接口智能交互系统，有望推动混合智能、类脑计算等前沿科技领域发展；联合清华大学研发的新型双环路无创演进型脑机接口系统，实现了生物智能与机器智能的互适应、互学习，为脑机融合智能的发展开辟了新方向；团队通过情感脑机接口，对抑郁症的检测和干预治疗实现了非常好的临床效果；通过重症脑机接口，实现了脑积水快速精准诊断；通过听觉脑机接口，实现了人工耳蜗患者康复进程的客观量化评估……

天津大学脑机海河实验室研发的国内首款抑郁症智能诊断系统“神工-神心”。人民网记者 孙翼飞摄

近20年来，天津大学一直在从事智能人机交互、新一代无创脑机接口等领域的研究和人才培养。“希望我们的坚持能够带来真真切切的临床上的收益，这是脑机接口技术能否在医疗赛道上走得长远的关键。”天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室执行主任明东说：“未来，这项技术一定会在更多医疗领域起到重要作用，很多可能是我们之前的装备、药物和技术所无法实现的，这也是科技向善的真正体现。”