加入脑机接口试验需要通过三项测试

随着脑科学的发展，用机器和算法来理解人类的大脑，已不再是科幻作品中的异想天开——上周末，首都医科大学附属北京天坛医院成立了脑机接口临床与转化病房，这是我国首个将脑机接口技术应用于临床的病房。而作为病房“前站”，今年3月，天坛医院开通了全国首个脑机接口咨询评估门诊，招募脑机接口试验者。门诊自上线以来一直处于饱和状态，满怀期待的脑损伤患者从全国各地慕名而来，祈祷自己能成为那名入选的幸运儿。

脑机接口技术简单来说，就是在人的大脑与外部设备之间，搭建起一条传递信息的“高速公路”，用大脑直接控制外部设备。用意念喝水吃饭、控制家电开关……在科学家们的畅想中，脑机接口拥有无限可能。那么，如今的脑机接口技术究竟发展到了什么程度？它是否真的能让瘫痪人士用意念自由控制肢体？又有多少人通过脑机接口技术焕发生机呢？近日，北京青年报记者前往天坛医院一探究竟。

门诊百态

卧床十年无法运动 65岁老人难承手术之苦

全家总动员、推着轮椅过来的老者，拄着拐杖专程从雄安一早搭高铁赶来的小伙子，捏着厚厚病历和影像资料千里奔波而至的家属……自门诊开设以来，每个周三上午，天坛医院脑机接口评估门诊都是人满为患。这里的患者都面临类似的问题：因脑损伤导致的意识障碍、认知障碍、偏瘫、失语等。

“听说天坛医院在招募脑机接口试验者，哪怕只有万分之一的希望，我们也想来试试。”所有患者都试图抓住脑机接口这根“救命稻草”，但真正符合试验条件的却不多。

老张因一场车祸瘫痪在床整整十年。其间，好友老严辗转广州、武汉、成都等地的多家知名医院，想找最好的技术帮老张重新站起来，却始终未能如愿。在社交媒体上刷到天坛医院开通脑机接口评估门诊后，老严立刻决定替老张来看看。

接待老严的是天坛医院神经外科主任医师杨艺。老严向她仔细讲述了老张的病情，并打开手机展示了老张的近况。视频中，65岁的老张意识清醒，但已完全失去运动能力。一番分析研判后，杨艺认为老张不适宜手术：“做脑机接口恢复功能是有一定限制的，患病时间不能太久。就好比一辆车，长期搁置后再想顺畅启动，难度就大大增加了。”

老严有些不甘：“哪怕只是通过这个技术让他能自己动一下手呢？这也是一种安慰啊！”

杨艺只能进一步解释，目前天坛医院主要采用半侵入式脑机接口技术，需要在脑硬膜外植入电极，“老张的身体情况可能无法承受手术之苦，还会面临感染、排异等身体反应，而且重建通路、恢复功能的过程需要花费大量时间和精力训练，对他来说风险远大于获益。或许以后会有更多的脑机接口终端，可以实现替代功能。”

脑电波特征不明显 28岁小伙未过基础测试

早上还不到8点，患者小彭便和母亲从怀柔赶到天坛医院。两年前一次突发脑出血，导致小彭身体右半边肢体基本丧失活动能力，除了胳膊能抬一抬，手腕根本无法活动，吃饭、上厕所、拿东西等基本动作都无法完成。

小彭的母亲告诉医生，因为生病，这两年小彭胖了六七十斤。父母带他试过针灸、康复训练，效果都不明显。这个今年刚满28岁的小伙子，人生本该有无限可能，如今却失去了一半的生活和社交能力，更不要说成家立业了。这位母亲边流泪边说，脑机接口已成为全家目前唯一的希望。

经过初步筛选评估后，小彭坐到一台脑机接口电刺激治疗仪前。他头戴布满了传感器的脑电帽，右手手腕处的肌肉贴了几个电极片。

“想象右手抬腕。”跟随电脑提示音，小彭闭上眼，几秒后屏幕上出现一张笑脸，表示脑电活动识别成功——这个过程需要不断重复，从而让计算机分析小彭大脑想象抬腕动作时的脑电活动。

大约十分钟后，小彭完成了基础测试，此时计算机已能基本识别他用大脑想象抬腕动作时的脑电波。在随后的增强训练阶段，当小彭主动想象抬腕动作时，电流通过电极片刺激到他右手的肌肉，手腕出现了一些刺激后的抬腕反应。这一幕让站在一旁的母亲很是激动：“两年了，这是他第一次‘主动’抬起右手！”

不过，相对于脑机接口试验的严格要求，小彭的测试结果并不理想。

“这次采集的脑电波数据特征并不明显，脑电信号微弱或注意力分散都会导致失败。而且由于小彭的肌张力过高，电流刺激下抬腕反应不算良好。”现场工作人员给出结论，意味着小彭不适合更深入的脑机接口试验。

医生解惑

技术尚在临床试验 严格测试是对患者负责

老严紧锁的眉头和小彭母亲失望的泪水，藏着许多患者的困境——先进技术虽然带来了曙光，想变为现实却困难重重。脑机接口评估门诊自今年3月正式开放以来，已有800多名患者预约评估，由于目前临床应用的门槛把握很严格，真正符合试验条件的患者并不多。

对于那些落选的患者，杨艺只能反复解释：“眼下脑机接口技术在临床应用的初级阶段，我们选择病人，就像挑选宇航员一样，要符合严格的试验条件，身体、精力都要符合安全伦理和试验脚步，包括持续参与训练、长期追踪，这也是为了保证患者的安全和最终的疗效。”

原来，经历了实验室研发、动物实验，脑机接口技术近几年才开始在人体试用，尚处于早期临床试验阶段。出于对患者安全和收益的考虑，目前脑机接口评估门诊筛选试验者的条件近乎苛刻。患者需要通过三项测试，才能真正进入脑机接口试验。

杨艺介绍，患者需要过的第一关为初步筛选，问卷调查涵盖基本信息、症状、肌力肌张力测评、认知心理状态、家庭背景等。“患者须具备良好的沟通能力、专注力和认知程度，并且能配合交互训练，例如卒中导致偏瘫，病程一两年且康复需求强烈的中青年患者，要求大脑运动皮层功能保存较好，尤其是卒中后未行开颅手术干预的患者。”第二关是小彭参与的门诊初步测试，主要通过脑电、肌电信号控制简单任务，测试灵敏度和稳定性。第三关则是高级解码评估，需要到实验室采用更加复杂的采集和分析，验证信号能否精准控制终端设备。

不过，脑机接口评估门诊刚刚传来了一个好消息：有人成功“通关了”！这位进入脑机接口试验的患者是一名50岁男性，此前因脑梗导致左侧肢体活动不利已有两年多。通过重重测试后，5月19日上午，经历3小时手术，这名患者顺利植入半侵入型脑机接口电极片，后续院方将继续跟踪观察他的训练和功能恢复情况。

“对于不符合脑机接口试验条件的患者，我们也会给出其他治疗方案和建议，包括脊髓电刺激、神经松解、康复治疗、药物治疗等，尽最大可能帮助患者。”杨艺说。

像拐杖而非治愈术 仍然是患者眼中一束光

在门诊中，杨艺遇到过无数像老张和小彭这样对脑机接口有迫切需求的患者，他们认为有了脑机接口，自己有一天也能像科幻电影中那样“随心所欲”。每到这时，杨艺都会认真向患者解释脑机接口技术的原理，以及发展应用的现状。

脑机接口的工作原理可以这样通俗理解：大脑在思维活动时会产生脑电波，脑机接口系统通过识别脑电波特征，直接“读取”大脑意图，将其转化为计算机指令，实现人与电脑或外部设备之间的交互。

不少人觉得，现在脑机接口已进入技术爆发期，对此，杨艺十分冷静：“从发展阶段上来说，这些仍是非常初代的技术，对于临床来说是刚刚冒头的一线希望。”在杨艺看来，目前的脑机接口技术更像是“拐杖”而非“治愈术”。她还举了几个例子：对于脊髓损伤患者，目前脑机接口可帮助患者控制外部机械臂抓取物品，但无法彻底修复损伤的神经；对于偏瘫患者，目前电刺激能辅助简单动作，却也难以完全恢复精细功能。

天坛医院神经外科学中心常务副主任、脑机接口病房主任曹勇也认为，当前的脑机接口技术仍处于临床试验阶段，需要通过志愿者参与积累病例数据、验证技术的安全性与有效性，在确保技术成熟后再推广至临床治疗。

尽管困难重重，但脑机接口门诊仍承载着特殊的意义。杨艺清楚地记得一位来自广东的小伙子：“他偏瘫十几年了，独自一个人坐飞机来北京求医。明知希望渺茫，但一句‘技术在进步’就能让他坚持下去。对患者来说，脑机接口技术就是黑暗中照进的一束光，我们要通过这个门诊，让患者在清醒认识的同时保持希望不灭。”

走出门诊的老严也没有失望，他说自己回去后会把医生的话都带给老张，“如今国家为脑机接口技术投入了大量人力物力，我想给老张传递这个积极信号，保持信心。对研究者来说这项技术的成功率可能是万分之一，但对患者来说这是100%的希望。”

研发进程

北脑一号首秀成功 天坛医院成立临床病房

作为“十四五”规划纲要中重点发展的“脑科学与类脑研究”领域的关键技术之一，脑机接口被誉为大脑与外部设备之间的“信息高速公路”。自2021年起，北京市已在布局脑机接口领域，并逐步取得进展。

虽然脑机接口技术仍处于起步阶段，但国内各项研究却在不断取得新进展：今年以来，作为北京科研工作者自主研发的智能脑机系统，“北脑一号”已在北京大学第一医院、宣武医院、北京天坛医院完成了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，3名患者术后恢复良好，设备有效通道数98%以上。

其中，在北大第一医院完成手术的脊髓损伤高位截瘫患者，已经能用意念操控机械臂，并驱动肌肉刺激装置激发自己手部的动作。

在宣武医院完成手术植入的，是一位渐冻症导致的重度构音障碍患者，术后3小时左右的数据训练，已能解码60多个常用词，输出如“我想吃饭”“请帮我找医生”等短句。

在天坛医院完成手术的脑卒中导致偏瘫患者，术后恢复也很快，目前已能够通过大脑内源信号驱动肌肉刺激装置进行康复训练，患者肌力有明显提高。

此外，今年5月17日，天坛医院正式成立脑机接口临床与转化病房，将围绕脑机接口开展科研攻关、临床试验，并推动相关科技成果转化，实现脑机接口技术发展从“科研驱动”向“临床牵引”迈进。这也是国内第一个将脑机接口技术应用于临床的病房。

前景展望

技术需求极其旺盛 久久为功实现全民受益

据统计，在我国全身各部位外伤中，颅脑外伤的发生率居第二位，主要因交通事故、坠落、跌落等造成，但其死亡率和致残率仍高居全身各部位损伤之首；中国卒中学会去年发布的流行病学调查数据表明，我国有卒中患者1494万人，每年新发卒中330万人，每年因卒中死亡154万人，卒中存活者中约有80%左右留有不同程度的残疾……由此可见，加快脑机接口技术在医疗领域的推广，已经成了一项亟待解决的重要任务。

“临床对脑机接口的需求极为旺盛，它为解决治愈难、后遗症多、经济负担重的脑重大疾病治疗开辟了新路径。不过目前大多数技术仍处于临床试验阶段，脑机接口距离开展大规模临床试验乃至临床应用还有一段距离，需持冷静和科学的态度，也需要加强‘政、产、学、研、医’的通力合作。”中国科学院院士、国家神经系统疾病临床医学研究中心主任、北京天坛医院脑机接口转化研究中心主任赵继宗说。

作为在国内较早开展脑机接口技术的科学家，赵继宗坦言，目前我国脑机接口领域存在人才和设备缺口。“首先是人才短缺。目前的技术下，脑机接口设备安装后，需要长时间一对一进行患者跟踪、数据采集和分析，而国内相关的脑电分析、算法开发以及临床结合的专业团队稀缺。其次，脑接机口相关设备还未实现产业化，基本依赖于实验室自制，且产品开发审批流程相对复杂。此外，脑机接口不单单是技术或医疗问题，也是一个社会问题，家属的理解、支持和配合也是关键。”赵继宗说。

对于脑机接口技术的发展前景，赵继宗表示：“它是未来医学的重要入口，希望我们能在脑机接口技术的科学性、可及性、安全性等多方面全面发力，不仅引领中国的脑机接口技术走向国际前沿，更要实现脑机接口从技术突破走向全民受益。不过，站在技术风口，不可盲目扩张，要以审慎的态度推进创新、稳扎稳打、久久为功。”