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BrainGate:以意識控制機械臂

在腦機接口領域具有突出表現的另一企業BrainGate成立于2001年。其研究團隊主要由來自哈佛醫學院、布朗大學、克利夫蘭醫療中心、斯坦福大學醫學院等的神經科醫生、神經科學家、工程師、計算機科學家、神經外科醫師、數學家和其他研究人員組成。

在BCI技術研發上,BrainGate以輔助治療神經系統疾病、溝通障礙、行動能力不健全等疾病為主,通過將傳感器植入癱瘓病人腦中以監測他們的腦活動,并將患者的意識轉化為對電腦的指令,以提高患者對計算機的操作能力,讓患有肌萎縮側索硬化、脊髓損傷和中風患者能夠再度擁有對生活的控制權。

在現階段研究中,BrainGate正在開發新一代無線醫學神經技術,記錄和監測神經活動,以診斷和管理神經系統疾病。

腦疾病治愈,中國在路上

盡管我們總是在新聞中垂涎海外的新興BCI技術,但BCI的學術研究在國內同樣擁有長足的發展。

洪波教授告訴動脈網:“目前浙江大學與清華大學在主要從事BCI相關研究。浙江大學采用了馬斯克提到的美國Utah電極陣列,已經在猴子和病人大腦皮層植入該電極陣列,成功實現了對機械手的腦機接口控制;清華大學則是和301醫院、宣武醫院合作在癲癇病人上開展的微創植入腦機接口研究采用不同的方案,記錄電極埋在顱骨中,不穿透硬膜,因而不破壞神經細胞,可以長期穩定采集顱內腦電,已經實現了腦機接口打字等。需要說明的是,這兩個研究組都還還在臨床前試驗階段,沒有獲得醫療器械許可。”

不同于馬斯克在BCI領域所繪下的偉大藍圖,國內的腦研究更為關注腦疾病的診斷治療與腦啟發的人工智能。目前,中國在科學界形成了“一體兩翼”腦計劃研究方向的基礎共識。

“一體”即“認知腦”,關注和理解人類大腦的認知功能是怎么來的。核心是認知腦區結構和功能神經網絡的實質,嘗試闡明大腦的工作原理。

中國腦計劃的領軍者和倡導者蒲慕明院士介紹:“我們看到計算機,要分析它的功能就必須知道計算機的結構,對于大腦的功能,我們必須要知道大腦的網絡結構,這叫做‘全腦介觀神經聯接圖譜’,也是我們這個大計劃的關鍵部分”。

“兩翼”則指向“保護腦”和“創造腦”兩大主攻方向。

其中,“保護腦”主要是更好地診斷和治療各類重大腦疾病,包括阿爾茨海默癥、癲癇、帕金森、抑郁癥等疾病,在神經系統疾病這條賽道上,將有機會誕生千億級獨角獸企業。

“創造腦”主要實現類腦人工智能的研究與開發,核心戰略目標是開發仿腦計算機,將由兩部分組成:一是發展腦型器件和結構;二是腦型信息產生和處理系統的設計和開發。

中國腦計劃的巨大價值在于其在未來五到十年的持續實施,會全力推動人工智能與腦科學的深度融合發展,其研究成果,將會極大的促進類腦人工智能技術的發展,這一領域的研究突破,將引領新一輪的科技革命。

基于這項計劃,我國正全力發展阿爾茨海默、帕金森、癲癇、精神分裂、抑郁癥等社會重大負擔疾病的治療。如今,這一方向的研究已經有了極大進展。同時,利用人口上的優勢,我們將隨著時間推移獲得更多的腦部疾病大數據,進而找到治愈腦部疾病的更多方法。

穩步,商業BCI曙光已現

伴隨政策的推動與技術的發展,過去十年內我國在腦科學領域亦已產生一定成果,并延伸到了神經疾病、精神疾病、康復等領域。

國內首個將腦機接口產業化的公司博睿康科技就是腦機領域的代表企業,依托清華大學神經工程實驗室,其主要涉足神經科學、心理學、神經工程等領域的研究。

在神經系統疾病診斷應用中,博睿康產品包括腦電與誘發電位儀(腦功能監護儀)、高頻高導聯腦電采集系統,前者主要用于癲癇、腦出血等神經疾病的診斷監護,后者多用于神經外科手術輔助定位。在治療方面的產品,博睿康主要聚焦微創植入反饋治療和腦機智能主動康復。微創植入反饋治療是針對癲癇、老年癡呆等神經疾病的治療。

在今年的世界機器人大會“BCI腦控機器人大賽暨第三屆中國腦機接口比賽”中,博睿康為大賽提供腦機接口信號采集設備和數據分析平臺。來自天津大學的魏斯文以每分鐘在電腦屏幕輸出691．55比特(相當于每分鐘輸出69個漢字)的成績,創造了中國利用腦機接口技術打字的新紀錄。

國內除博睿康以外,妞諾科技、臻泰智能等企業也在BCI領域取得了突破。妞諾科技在產品線方面圍繞醫療腦電數據服務進行了以AI算法為核心基礎融合軟硬件雙向開發模式。臻泰智能則提供腦控智能康復解決方案,以輔助神經性疾病康復,并計劃將解決方案拓展至物理治療、作業治療等康復訓練全場景,通過全周期的腦電數據采集評估,為患者精準化定制康復治療方案,目前公司累積試用患者已達一千多例。

難題,破解之道

從BCI目前的研發速度來看,如何騙取免疫細胞信任,不讓其自動識別侵入物并形成疤痕組織;面對千億神經元,少量電極如何實行精確監測等仍是未解難題。

但一步接著一步,深積疾病數據庫,以應對腦疾病,推動BCI技術的進一步發展才是切實的可行之道。

在《未來簡史》中,赫拉利還曾提到過:“我們無法真正預測未來,因為科技并不會帶來確定的結果。同樣的科技,也可能創造出非常不一樣的社會。”

醫療領域終究是嚴肅的。

在政策和資本的推動下,若能持續研發腦機接口技術,找尋技術突破口,或許當前進展緩慢,但我們仍相信該項技術將為腦疾病治療帶來微光。