“一些科幻電影中出現(xiàn)的場景，例如腦機(jī)接口，也許距離我們沒有那么遙遠(yuǎn)。”10月18日，在成都科幻館舉行的“腦機(jī)接口打開數(shù)字孿生時(shí)代的鑰匙”主題沙龍現(xiàn)場，南開大學(xué)教授、天津市腦科學(xué)與智能康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任段峰拿出一圈“金屬絲”，向與會者分享了其團(tuán)隊(duì)關(guān)于腦機(jī)接口研究的最新進(jìn)展
今年5月，全球首例非人靈長類動物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)在北京獲得成功，該試驗(yàn)在猴腦內(nèi)實(shí)現(xiàn)了介入式腦機(jī)接口腦控機(jī)械臂，突破了血管內(nèi)腦電信號采集、介入式腦電信號識別等核心技術(shù)，對推動腦科學(xué)領(lǐng)域研究具有重要意義。從視頻資料來看，這只手術(shù)后的猴子，只需要“想一想”，就能讓機(jī)械臂把食物送進(jìn)口中。此項(xiàng)研究由段峰團(tuán)隊(duì)牽頭，而他手中的這圈“金屬絲”，正是介入式腦電傳感器。
“腦機(jī)接口打開數(shù)字孿生時(shí)代的鑰匙”沙龍是2023成都世界科幻大會200多場主題沙龍之一，多位業(yè)內(nèi)專家齊聚，探討腦機(jī)接口技術(shù)的最新突破與進(jìn)展、未來的應(yīng)用場景等問題。會后，紅星新聞記者對段峰進(jìn)行了專訪。
突破多項(xiàng)技術(shù)：
無需開顱，讓猴子用意念“進(jìn)食”
段峰介紹道，腦機(jī)接口技術(shù)是通過傳感器采集腦電波信號，經(jīng)過識別后將腦電波信號變成控制外圍設(shè)備的信號，如控制輪椅、機(jī)械臂等，使其按照人的意圖進(jìn)行工作。
目前，實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口主要有三種方式，包括侵入式腦機(jī)接口、非侵入式腦機(jī)接口和介入式腦機(jī)接口。其中，侵入式腦機(jī)接口通過開顱等方式，將電極植入腦內(nèi)，獲取細(xì)胞放電率等清晰的腦電信號，如馬斯克所做的猴子試驗(yàn)就是用這種方式讓猴子用意念玩電腦游戲。“侵入式腦機(jī)接口的腦電信號更準(zhǔn)確，但需要進(jìn)行開顱手術(shù)，可能對受試者造成傷害。”
非侵入式腦機(jī)接口直接在頭皮表面采集腦電信號，安全性相對更有保障，但由于腦電信號在體外采集，易受大腦容積導(dǎo)體效應(yīng)的影響，腦電信號長期穩(wěn)定性差。而介入式腦機(jī)接口通過微創(chuàng)介入方式，將血管穿刺小口，使電極沿著靜脈導(dǎo)入到相應(yīng)的大腦皮層區(qū)域，無需開顱即可提取顱內(nèi)腦電信號，類似心臟支架介入的微創(chuàng)手術(shù)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)連接。
此次段峰團(tuán)隊(duì)牽頭研發(fā)的介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)，就是通過介入手術(shù)將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上，無需開顱手術(shù)即可采集到顱內(nèi)腦電信號。
在此次試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)在食蟹猴的頸靜脈進(jìn)行穿刺手術(shù)，將電極導(dǎo)入矢狀竇，到達(dá)運(yùn)動皮層腦區(qū)，識別猴的上肢運(yùn)動意圖。由于在肢體移動的情況下容易受到肌電信號干擾，試驗(yàn)人員將猴的肢體固定。當(dāng)猴看到食物產(chǎn)生想吃的欲望時(shí)，腦機(jī)接口識別到興奮的信號，通過信號控制機(jī)械臂將食物送到猴的嘴邊。
▲主題沙龍現(xiàn)場
段峰介紹，去年，團(tuán)隊(duì)已在羊身上完成了介入式腦機(jī)接口動物試驗(yàn)，并成功采集到腦電信號。而此次猴試驗(yàn)，不僅成功采集并識別到非人靈長類動物介入式腦電信號，還實(shí)現(xiàn)了動物對機(jī)械臂的主動控制，實(shí)現(xiàn)了介入式腦電信號從被動采集到主動控制的技術(shù)飛躍，突破了血管內(nèi)腦電信號采集、介入式腦電信號識別等核心技術(shù)。
科幻與科技為一體：
“未來或許只用動腦，就能控制飛行器”
“腦機(jī)接口試驗(yàn)為人們帶來了廣闊的遐想空間，未來，介入式腦機(jī)接口或許還有機(jī)會在醫(yī)療領(lǐng)域大顯身手。”段峰舉例說，對于肢體運(yùn)動受影響的腦卒中患者，可以在取血栓的過程中導(dǎo)入電極獲取腦電信號，帶動外圍機(jī)器人靶向性地訓(xùn)練肢體康復(fù)；對于抑郁癥等神經(jīng)性疾病，也可通過加入緩釋藥物的方式，在緊急情況下挽救患者的生命。此外，腦機(jī)接口技術(shù)還可配合微流量傳感器使用，監(jiān)測血流量變化，為患者提供長時(shí)間的臨床數(shù)據(jù)監(jiān)測。
但距離腦機(jī)接口技術(shù)真正走到臨床，還需要一個漫長的過程，“可能是3到5年，也可能是更長時(shí)間。”
▲段峰
“不僅是腦機(jī)接口，隨著科技的進(jìn)步，在未來，我們甚至還能將人類的思考、意識、記憶存儲下來，就像《流浪地球2》中出現(xiàn)的‘數(shù)字生命’丫丫一樣。”現(xiàn)場，他給記者透露了團(tuán)隊(duì)另一個試驗(yàn)新進(jìn)展通過試驗(yàn)，成功將一只老鼠的記憶移植到另一只老鼠腦中。
在埋頭于科研的間隙，段峰也會想象未來的世界是怎樣的。
“當(dāng)腦機(jī)接口真正運(yùn)用于我們的生產(chǎn)生活時(shí)，科幻也會走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。”段峰也是垂直起降噴氣動力飛行器的專家，“當(dāng)腦機(jī)接口和飛行器結(jié)合，未來，可能不用我們動手，只用動腦，就可以控制飛行器。”
“科幻與科技其實(shí)也是一體的。一項(xiàng)偉大的發(fā)明，往往始于一個大膽的想法。人類需要幻想，需要科幻。正是這些充滿想象力的想象，才讓未來科技和技術(shù)一步步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。”段峰說。
紅星新聞記者 彭祥萍 攝影記者 王勤
編輯 于曼歌
