造“钢铁侠”、“读心”、康复治疗……脑机接口走到哪一步了？

很多球迷应该还记得，2014年巴西世界杯，一名身穿“机械战甲”的高位截瘫患者，使用大脑控制的机械外骨骼，开出了那届世界杯第一脚球。整个世界沸腾了，大家觉得科幻电影中的“钢铁侠”已经逐渐变成现实。这种“钢铁侠”的核心技术其实就是脑机接口。那么，接下来这些问题是否也有了答案呢？

问：脑机接口技术真的可以把人变成“钢铁侠”吗？

未来也许可以，但现在真的不行。在《钢铁侠》等影视作品中，主角可以通过脑控装置灵活控制钢铁战衣，如同控制自己的身体一样轻松随意。但现实中，人们如果要控制机械外骨骼等设备，需要通过脑机接口获取大脑信号，再通过处理、分析，最后转化为控制外部设备的指令，这样才可以控制机械外骨骼完成一个动作。在这个过程中，每一个环节都需要消耗一定的时间。所以，现实中大脑通过脑机接口控制外骨骼，从自己“想动”，到外骨骼“动了”，时间上总会有或长或短的延迟。

这就导致脑控外骨骼的动作好像“卡顿”的视频一样，总是“跳帧”播放。试想一下，如果使用现在的脑机接口技术，主角在钢铁战衣里玩命控制了半天，5秒后，钢铁战衣才慢吞吞地走了一步……

问：脑机接口技术能做到准确“读心”吗？

这个似乎也不太行，目前只能解析很有限的一部分。大家可以想象这样一个场景：“你走在大街上，一边喝饮料，一边和朋友聊天。”这在日常生活中司空见惯，但就是这样一个看似简单的场景，人类大脑800多亿个神经元要同时控制运动系统、感觉系统、认知系统、语言系统，此时大脑发出的脑信号是极其复杂的。现在的脑机接口技术，根本不可能同时识别和区分那么多的脑信号，能做的只是选择诸多信号中的一种进行特殊识别和解析。

例如，我们想让脑机接口识别大脑“迈步”的想法，那么，我们会让大脑长期反复想象“迈步”的动作，这样大脑就可以产生一个和“迈步”相关的固定信号。当这个信号被脑机接口识别并“记住”后，只要大脑产生“迈步”的想法，脑机接口就会立刻识别相关脑信号，判定大脑想要“迈步”，从而达到“读心”的效果。但是，这种“读心”的效率很低，信息量也很有限，远远达不到“我想什么，脑机接口就理解什么”的地步。

问：现在的脑机接口技术造不出“钢铁侠”，那能用在什么地方呢？

虽然现实中的脑机接口技术效率不高，可辨识的脑信号也很有限，达不到“钢铁侠”那种程度，但是，现在的脑机接口技术正逐渐应用于医学领域，为诸多功能障碍者带来恢复的希望。

第一，临床康复训练。

在临床神经康复中，一部分患者可以通过反复进行康复训练，令中枢神经系统发生“功能重组”，进而恢复功能。我们在前面提到，如果想让脑机接口准确识别大脑的“想法”，需要大脑对一个特殊任务进行长期的练习，而这个过程恰好和临床神经康复治疗的模式相同。在使用脑机接口辅助康复训练时，通过对脑信号的分析，可以判定患者是否“练得对”，还可以通过脑机接口控制机器设备，带动患者瘫痪的肢体进行运动。

借助脑机接口经过一段时间的康复训练后，很多患者可以逐渐恢复功能，重新获得日常生活能力。例如，我国针对完全性脊髓损伤患者开展的“重拾行走计划”，已经帮助多名患者重新获得了步行能力。现在，脑机接口康复训练正应用于截瘫和四肢瘫痪患者的运动功能恢复、脑卒中患者的上肢功能恢复、多动症患者的康复训练中。

第二，功能替代。

虽然一部分患者可以通过脑机接口康复训练恢复受损的功能，但是还有一部分患者损伤极为严重，临床康复训练几乎不能让患者重新“动起来”。这时，患者可以通过脑机接口操控外骨骼机器人等设备，执行行走、抓握等动作，进而直接恢复功能。例如，我国前段时间使用脑机接口控制气动机械手辅助双上肢瘫痪十余年的患者重新获得抓握能力。但是，这些脑机接口技术更多还是应用在实验室环境或受限的家庭环境中，离广泛应用到实际生活中还有距离。

第三，调控神经系统疾病。

脑机接口不仅可以接收信号，还可以对大脑发出刺激，调节神经的兴奋性，从而达到控制疾病的目的。有一种脑机接口被称为反应性神经刺激（RNS），它可以检测到癫痫发作前的脑信号，在癫痫发作前，直接给予病灶区域微量的电脉冲刺激，进而阻断异常的神经放电，这样就可以缓解癫痫症状。

问：未来的脑机接口技术将致力于打造“钢铁侠”，还是惠及更多普通人？

未来，脑机接口技术或许能使我们“超越肉身，机械飞升”。但是，按照脑机接口现在的发展，未来的10~20年还是以医学应用为主。脑机接口之父米格尔·尼科莱利斯曾提出一个愿景，“治疗10亿人”。根据世界卫生组织的统计，全球约有10亿人患有脑部疾病，其中相当一部分患者适合使用脑机接口技术进行治疗。现在应用于临床的脑机接口技术，仍然存在使用成本高及人力、物力消耗大等缺陷。所以，开发“治疗安全、临床有效、成本可负担”的脑机接口设备，才是未来脑机接口发展的可行之路。

文：首都医科大学宣武医院 刘霖 魏鹏虎

编辑：王建影 李诗尧

校对：杨真宇

审核： 秦明睿 叶龙杰