陈根：全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口在北京试验成功
文/陈根
日前，由南开大学教授段峰团队牵头与中国人民解放军总医院（301医院）、上海心玮医疗科技股份有限公司联合完成的，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口在北京试验成功，实验人员在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂。该实验对推动脑科学领域的研究发展具有重要意义，标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。
什么是脑机接口？
所谓脑机接口，指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。脑机接口技术则是可以将脑电信号转换为控制指令，从而帮助运动功能障碍患者如脑卒中、渐冻症等与外部设备交互，从而提升生活质量。
目前，脑机接口方式主要有两种，分别是侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口。其中，侵入式脑机接口是将电极植入大脑皮层功能区附近；由于直接接触大脑皮层，这种方式获取的脑电信号是准确度最高的，但也由于它采取的是有创的接入方式，因而会对人体造成较大损伤，并可能出现炎性反应、排异反应等。非侵入式脑机接口通过头皮采集脑电信号，优点是安全，缺点是隔着头皮采集到的信号纯度和信噪比较差，质量不高。而此次的介入式脑机接口实际上就是侵入式脑机接口的一种，通过微创介入方式，将血管穿刺小口，通过类似心脏支架的微创手术实现脑机连接；创伤较以往的侵入式脑机接口更小，信号质量较非侵入式脑机接口更高。
脑机接口技术在中国的发展
去年，研究团队在羊身上完成了首例介入式脑机接口动物试验。脑电极植入术由介入机器人辅助完成，研究人员则在主端操作完成了部分血管造影。试验最终在羊脑血管内完成了传感器植入，并成功采集到了脑电信号。当时，该试验前后共进行了3次。过程中，研究团队不断总结经验，在支架电极设计、信号提取、手术操作上不断优化，以求达到更好的试验效果。
在此基础上，此次在猴脑内实现介入式脑机接口脑控机械臂的实验取得了进一步的发展。介入式脑电传感器通过颈静脉，进入矢状窦，到达猴运动皮层脑区；实现了介入式脑电信号从被动采集到主动控制的技术飞跃，突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等核心技术；并在术后成功采集并识别到非人灵长类动物介入式脑电信号，实现了动物对机械臂的主动控制。
脑机接口的未来之路
此次在非人灵长类动物脑内开展的介入式脑机接口试验研究成果，是从0到1的进步，促进了介入式脑机接口从实验室前瞻性研究向临床应用迈进。下一步，将通过优化电极设计，验证其在动物体内长期植入的安全性、可靠性，采集信号后的进一步分析、加工、转化等工作完成，这将有助于推动医疗企业的产业升级。未来，介入式脑机接口在脑疾病医疗康复领域的市场前景将会非常广阔，而介入式脑机接口真正走到临床，则还需要一段漫漫的钻研之路。