圖:科研團隊早前進行中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗手術(shù)。\受訪者供圖
一名因高壓電事故失去四肢長達13年的受試者,通過中國自主研發(fā)的侵入式腦機接口系統(tǒng),實現(xiàn)“意念”控制電子產(chǎn)品,熟練操作游戲,重燃起生活的信心。接下來,他還將嘗試使用機械臂。
這是中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心趙鄭拓研究組及李雪研究組,聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院吳勁松/路俊鋒團隊,與相關(guān)企業(yè)合作,在今年3月成功開展的中國首例侵入式腦機接口的前瞻性臨床試驗。這一成果標(biāo)志著中國在侵入式腦機接口技術(shù)上成為全球第二個進入臨床試驗階段的國家,系統(tǒng)未來上市后,有望造福數(shù)以百萬計患者。\大公報記者 劉凝哲上海報道
今年3月,首位受試者在華山醫(yī)院植入國內(nèi)首款無線侵入式腦機接口系統(tǒng)。經(jīng)過80天的觀察,這一系統(tǒng)未出現(xiàn)感染和電極失效的情況。經(jīng)過術(shù)后2-3周的訓(xùn)練,受試者已實現(xiàn)“意念”控制電子產(chǎn)品。截肢13年來,他第一次與妻子、女兒一同玩游戲,比試賽車、下象棋,體驗生活的幸福。他用手機給為他主刀的路俊鋒教授發(fā)去信息?!艾F(xiàn)在我可以通過自己的意念控制電腦,有種心隨所動的感覺”,這位36歲的男性受試者說。
在這一前瞻性臨床試驗成功之際,大公報記者前往中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心以及華山醫(yī)院,采訪趙鄭拓、李雪、路俊鋒等科研人員。
國產(chǎn)柔性神經(jīng)電極 尺寸全球最小
與美企Neuralink使用的神經(jīng)電極相比,中國科學(xué)院腦智卓越中心在神經(jīng)界面技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。趙鄭拓團隊研制及生產(chǎn)的神經(jīng)電極是目前全球最小尺寸、柔性最強的神經(jīng)電極,截面積僅為Neuralink所使用電極的1/5到1/7,柔性超過Neuralink的百倍,讓腦細胞幾乎“意識”不到旁邊有異物,最大程度上降低了對腦組織的損傷。
生產(chǎn)這一神經(jīng)電極的,是國內(nèi)唯一專注腦機接口核心器件研發(fā)的微納加工中心,其生產(chǎn)過程是半導(dǎo)體和醫(yī)療技術(shù)的融合交叉創(chuàng)新。趙鄭拓向記者介紹,超柔性神經(jīng)電極,具備高密度、大范圍、高通量、長時間的穩(wěn)定在體神經(jīng)信號采集能力,已相繼完成在齧齒類、非人靈長類和人腦中長期植入和穩(wěn)定記錄驗證,為植入式腦機接口前端電極組織相容性差和信道帶寬窄的關(guān)鍵瓶頸提供了開拓性的解決方案。
值得一提的是,在手術(shù)友好程度方面,腦智卓越中心研制的植入體直徑26mm、厚度不到6mm,是全球最小尺寸的腦控植入體,僅硬幣大小,為Neuralink產(chǎn)品1/2。因此不需要整體貫穿顱骨,只需要在大腦運動皮層上方的顱骨上“打薄”出一塊硬幣大小的凹槽用以鑲嵌設(shè)備,再在凹槽中打一個在顱骨上開5毫米的穿刺孔。采用神經(jīng)外科微創(chuàng)術(shù)式,在有效降低手術(shù)風(fēng)險的同時,顯著縮短術(shù)后康復(fù)周期。“這一手術(shù)在神經(jīng)外科領(lǐng)域算是非常小的微創(chuàng)手術(shù),甚至手術(shù)后都無需拆線”,路俊鋒說,這樣基于成熟外科技術(shù)構(gòu)建的完整操作體系,其標(biāo)準化的操作流程更利于在各級醫(yī)療機構(gòu)神經(jīng)外科開展規(guī)模化應(yīng)用。
“我想將來能控制我的機械臂,腦袋一想,所有智能的東西,我都能操作?!笔茉囌哒f。據(jù)了解,下一步,項目團隊會嘗試讓受試者使用機械臂,使得他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。后續(xù)還將涉及對復(fù)雜物理外設(shè)進行控制,例如對機器狗、具身智能機器人等智能代理設(shè)備的控制,從而拓展他的生活邊界。
明年開啟多中心注冊臨床試驗
另據(jù)介紹,科研團隊預(yù)計在今年繼續(xù)進行小樣本前瞻性臨床試驗,明年開啟多中心注冊臨床試驗。該系統(tǒng)在未來獲批注冊上市后,有望顯著改善完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者等群體的生存質(zhì)量。