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BrainGate:以意識控制機械臂

在腦機接口領(lǐng)域具有突出表現(xiàn)的另一企業(yè)BrainGate成立于2001年。其研究團隊主要由來自哈佛醫(yī)學(xué)院、布朗大學(xué)、克利夫蘭醫(yī)療中心、斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院等的神經(jīng)科醫(yī)生、神經(jīng)科學(xué)家、工程師、計算機科學(xué)家、神經(jīng)外科醫(yī)師、數(shù)學(xué)家和其他研究人員組成。

在BCI技術(shù)研發(fā)上,BrainGate以輔助治療神經(jīng)系統(tǒng)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(jiān)測他們的腦活動,并將患者的意識轉(zhuǎn)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(cè)索硬化、脊髓損傷和中風(fēng)患者能夠再度擁有對生活的控制權(quán)。

在現(xiàn)階段研究中,BrainGate正在開發(fā)新一代無線醫(yī)學(xué)神經(jīng)技術(shù),記錄和監(jiān)測神經(jīng)活動,以診斷和管理神經(jīng)系統(tǒng)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(shù),但BCI的學(xué)術(shù)研究在國內(nèi)同樣擁有長足的發(fā)展。

洪波教授告訴動脈網(wǎng):“目前浙江大學(xué)與清華大學(xué)在主要從事BCI相關(guān)研究。浙江大學(xué)采用了馬斯克提到的美國Utah電極陣列,已經(jīng)在猴子和病人大腦皮層植入該電極陣列,成功實現(xiàn)了對機械手的腦機接口控制;清華大學(xué)則是和301醫(yī)院、宣武醫(yī)院合作在癲癇病人上開展的微創(chuàng)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(jīng)細胞,可以長期穩(wěn)定采集顱內(nèi)腦電,已經(jīng)實現(xiàn)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(yī)療器械許可。”

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

“一體”即“認知腦”,關(guān)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(qū)結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實質(zhì),嘗試闡明大腦的工作原理。

中國腦計劃的領(lǐng)軍者和倡導(dǎo)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(jié)構(gòu),對于大腦的功能,我們必須要知道大腦的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這叫做‘全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜’,也是我們這個大計劃的關(guān)鍵部分”。

“兩翼”則指向“保護腦”和“創(chuàng)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(jīng)系統(tǒng)疾病這條賽道上,將有機會誕生千億級獨角獸企業(yè)。

“創(chuàng)造腦”主要實現(xiàn)類腦人工智能的研究與開發(fā),核心戰(zhàn)略目標(biāo)是開發(fā)仿腦計算機,將由兩部分組成:一是發(fā)展腦型器件和結(jié)構(gòu);二是腦型信息產(chǎn)生和處理系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

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

基于這項計劃,我國正全力發(fā)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(dān)疾病的治療。如今,這一方向的研究已經(jīng)有了極大進展。同時,利用人口上的優(yōu)勢,我們將隨著時間推移獲得更多的腦部疾病大數(shù)據(jù),進而找到治愈腦部疾病的更多方法。

穩(wěn)步,商業(yè)BCI曙光已現(xiàn)

伴隨政策的推動與技術(shù)的發(fā)展,過去十年內(nèi)我國在腦科學(xué)領(lǐng)域亦已產(chǎn)生一定成果,并延伸到了神經(jīng)疾病、精神疾病、康復(fù)等領(lǐng)域。

國內(nèi)首個將腦機接口產(chǎn)業(yè)化的公司博�？悼萍季褪悄X機領(lǐng)域的代表企業(yè),依托清華大學(xué)神經(jīng)工程實驗室,其主要涉足神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)工程等領(lǐng)域的研究。

在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷應(yīng)用中,博�？诞a(chǎn)品包括腦電與誘發(fā)電位儀(腦功能監(jiān)護儀)、高頻高導(dǎo)聯(lián)腦電采集系統(tǒng),前者主要用于癲癇、腦出血等神經(jīng)疾病的診斷監(jiān)護,后者多用于神經(jīng)外科手術(shù)輔助定位。在治療方面的產(chǎn)品,博�？抵饕�聚焦微創(chuàng)植入反饋治療和腦機智能主動康復(fù)。微創(chuàng)植入反饋治療是針對癲癇、老年癡呆等神經(jīng)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�？禐榇筚愄峁┠X機接口信號采集設(shè)備和數(shù)據(jù)分析平臺。來自天津大學(xué)的魏斯文以每分鐘在電腦屏幕輸出691．55比特(相當(dāng)于每分鐘輸出69個漢字)的成績,創(chuàng)造了中國利用腦機接口技術(shù)打字的新紀錄。

國內(nèi)除博�？狄酝�,妞諾科技、臻泰智能等企業(yè)也在BCI領(lǐng)域取得了突破。妞諾科技在產(chǎn)品線方面圍繞醫(yī)療腦電數(shù)據(jù)服務(wù)進行了以AI算法為核心基礎(chǔ)融合軟硬件雙向開發(fā)模式。臻泰智能則提供腦控智能康復(fù)解決方案,以輔助神經(jīng)性疾病康復(fù),并計劃將解決方案拓展至物理治療、作業(yè)治療等康復(fù)訓(xùn)練全場景,通過全周期的腦電數(shù)據(jù)采集評估,為患者精準(zhǔn)化定制康復(fù)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(fā)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(jīng)元,少量電極如何實行精確監(jiān)測等仍是未解難題。

但一步接著一步,深積疾病數(shù)據(jù)庫,以應(yīng)對腦疾病,推動BCI技術(shù)的進一步發(fā)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(yù)測未來,因為科技并不會帶來確定的結(jié)果。同樣的科技,也可能創(chuàng)造出非常不一樣的社會�！�

醫(yī)療領(lǐng)域終究是嚴肅的。

在政策和資本的推動下,若能持續(xù)研發(fā)腦機接口技術(shù),找尋技術(shù)突破口,或許當(dāng)前進展緩慢,但我們?nèi)韵嘈旁擁椉夹g(shù)將為腦疾病治療帶來微光。