脑机接口这一曾经出现在科幻电影中的“意念控制术”，如今正从梦想照进现实。记者从中国科学院获悉：近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合复旦大学附属华山医院及相关企业，成功开展了我国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。该成果标志着我国成为继美国之后，全球第二个将侵入式脑机接口技术推进到临床试验阶段的国家。
受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。今年3月，两根仅有头发丝百分之一粗细的柔性电极通过微创手术埋入了他的大脑皮层，连接到一枚硬币大小、镶嵌于颅骨的植入体上。通过这个系统，采集到的大脑信号会以无线的方式传输给外部设备，并解码成计算机能够理解的操作意图。
“目前，受试者术后未出现感染和电极失效的情况。”脑智卓越中心研究员赵郑拓告诉记者，经过2周至3周的训练，受试者已能用“意念”操控电脑下象棋、玩赛车游戏。
根据设备与大脑组织的接触程度，脑机接口通常分为侵入式、半侵入式和非侵入式三类，其中侵入式采集信号质量最好，难度也最大。中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明说，全球脑机接口的研究已开展近30年，其中一类就是把电极插入病患大脑的某个区域进行治疗。此前，科研人员一直未能很好地解决脑机接口设备微小化、系统化、无线化的问题，患者头上常常要套一个笨重的大“钢盔”，才能实现大脑与外界的连通，通过“钢盔”采集、读取脑神经信号来控制外部设备。
不仅仅是“傻大粗”的问题，以往硬质材料的电极植入后，还可能对脑组织造成损伤。赵郑拓介绍，瞄准这些痛点，团队研制及生产的神经电极，让脑细胞几乎“意识”不到旁边有异物，可有效降低对脑组织的损伤。而且，它还具备高密度、大范围、高通量、长时间的信号采集能力。目前，该超柔性神经电极已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入与稳定记录验证，这为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄等问题提供了更好的解决方案。
精准定位和植入也是整个手术成功的关键。“高精度的电极植入可以为后续的信号采集和解码奠定重要基础。”华山医院神经外科副主任医师路俊锋介绍，在为受试者进行手术前，他们采用了功能磁共振成像联合CT影像技术，重构了受试者专属三维模型与人脑运动皮层的详细功能地图以确保植入位置的精确性。整个手术过程精确到毫米级别，最大限度地保证了安全性和有效性。
“未来，随着该侵入式系统脑机接口系统获批注册上市，完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者群体的生存质量有望得到显著改善。”赵郑拓表示，下一步项目团队会尝试让受试者使用机械臂，以及控制复杂物理外部设备，拓展其生活边界。
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