脑机接口探索快乐之源,可能是上海最暖的“硬科技”

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“脑机接口”作为一种新兴的医疗科技,在过去的十几年里已经用于对外界机器的控制,比如能让瘫痪患者控制轮椅。现在医生正在探索将脑机接口技术用于情绪的调控,并期待它在抑郁症等神经疾病的筛查和诊疗中有新的进展。

第一财经记者注意到,包括脑机接口、虚拟现实在内的一批前沿“硬科技”已经被写入近日发布的《上海市高端装备产业发展“十四五”规划》。医院和产业界也正在加强合作,进一步探索脑机接口技术在临床方面的新应用。

康复医学领域的颠覆性技术

“脑机接口”是大脑和外部设备之间创建的直接连接通路,该技术不仅是神经修复最有效的工具,也是全面解析认识大脑的核心关键技术,是国际脑科学最前沿研究的重要工具。

上海也正在引导企业加紧研究未来虚拟世界与现实社会交互的重要平台,虚拟现实、脑机融合也写入了上海的“十四五”规划,这为脑机接口的发展提供了契机。

上海市医学会会长徐建光教授近日在一场“脑机时代在中国”的高峰论坛表示:“脑机接口在康复医学领域可以说是一项颠覆性的技术,实现了神经系统与外部设备之间的信息交流,建立大脑信号传递到外周,行为反馈形成一个完整的闭环,并基于机器学习的可塑性,重塑神经环路,根本上改变了目前传统康复治疗的效果。”

目前包括“钢铁侠”埃隆·马斯克的脑机接口公司Neuralink在内的企业都已经开发了侵入式的脑机接口技术,探索帕金森、重度瘫痪等疾病的治疗方法。马斯克在最近的一次采访中提到Neuralink的最新进展时表示:“我真的希望在不久的将来,我们能够帮助四肢瘫痪的人彻底地站起来。这不是不可能实现的。”

2021世界机器人大会上展示的脑机接口技术(9月12日摄)。新华社图

徐建光认为,脑机接口除了改变康复医学的疗效以外,未来在老年医学等生命健康领域也会有重要的应用前景。“一方面是对于老人的认知功能、运动功能和平衡功能等方面的检测、改善恢复和增强替代,比如通过对大脑信号的分析来预测神经退行性疾病。”他说道,“另一方面是利用适当的反馈手段,对老人进行精准的大脑功能的训练。”

情绪调控应用前景更广阔

上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口及神经调控中心共同主任吕宝粮教授表示,运动脑机接口已经实现,未来更大的领域是情感脑机接口。“所谓情感脑机接口,就是用脑机接口的技术识别和调控人的情绪。这是脑机接口研究的重要主题,如何对人的情绪或者对抑郁症患者的情绪状态进行客观的评估。”

吕宝粮介绍称,瑞金医院脑机接口及神经调控中心正在对评估难治性抑郁症患者的情绪进行探索。他估计,难治性抑郁症患者在抑郁症患者中的整体占比约20%,通过现在的药物、心理、物理疗法都没有收到很好的效果。

根据世界卫生组织的统计数据,全球超过3亿人受抑郁症困扰,约占全球人口的4.3%。此外,近半数抑郁症患者都生活在东南亚和西太平洋地区。世卫组织估计,抑郁症和焦虑症每年导致超过一万亿美元的经济损失。

瑞金医院脑机接口及神经调控中心共同主任孙伯民教授向第一财经透露,他的团队完成了一项临床试验,对8名难治性抑郁症患者使用侵入式的脑深部刺激神经调控来干预,对于症状的平均改善率都达到50%以上,效果十分显著,其中3人已经完全恢复工作。

孙伯民表示,这些侵入式的干预是最直接的,能够记录到患者的脑电信号,并给予刺激治疗,激发患者的“快乐中枢”分泌更多的多巴胺。但要真正找到与抑郁相关的生物标记物并不容易,需要通过对脑电波记录的大量数据进行计算机分析和处理,通过多模态的手段来判断抑郁症的特征,并开发出非侵入性的干预手段。

国内脑机接口公司强脑科技(BrainCo)创始人兼首席执行官(CEO)韩璧丞对第一财经记者表示,该公司也在探索使用脑机接口技术对自闭症和抑郁症患者进行干预。“我们现在用多模态的信息传感技术,来直接采取大脑信号,以提高抑郁症筛查的准确性。”他说道,“我们也和中国孤独症研究中心等医院合作,来做自闭症干预方面的临床研究。”

与Neuralink的侵入式脑机接口技术不同,强脑科技更关注非侵入式脑机接口技术在真实世界应用,并聚焦教育、医疗、大健康和人机交互产业。

中国科学院院士、复旦大学脑科学研究院学术委员会主任杨雄里表示:“脑机接口技术在调控人的思维、语言、情绪等方面还存在着非常明显的不足,有相当远的路要走。目前来看,无论是侵入性的还是非侵入性的脑机接口都存在不少问题,比如侵入性的脑机接口记录信号的电极如何与生物体相融,然后再从生物体当中把有用的信号解析出来。”

刺激快乐中枢后脑内多巴胺增加。

资本大量涌入促进产业化

近年来,脑机接口成为资本热捧的领域。Neuralink今年7月宣布再融资2亿美元,天桥脑科学研究院(TCCI)创始人陈天桥早些时候也对中国柔性无创脑机接口的电极研究项目资助了数千万元人民币。陈天桥认为,中国研究人员在某些程度上可以超越Neuralink。

“脑机接口技术正在大量使用人工智能算法,包括深度学习和大规模的预训练模型。”清华大学智能产业研究院院长、中国工程院院士张亚勤表示,“在脑疾病中脑电数据是一种模态,除了脑电数据,我们还能将不同模态的信息,比如说机电信息、心电信号结合在一起,利用人工智能算法进行关联分析。”

但他强调,生命健康领域和人工智能领域之间仍然有很大的鸿沟和技术壁垒,因为这是两套“不同的语言体系和思维方式”。“为了打破两种体系之间的壁垒,未来我们更加需要学术界和产业界携手。”张亚勤说道。

12月21日召开的上海市委经济工作会议指出,引导企业加紧研究未来虚拟世界与现实社会的交互平台,适时布局切入,高度重视终端产品具有的技术迭代主导权、行业标准定义权、价值格局分配权,加快发展面向个人消费者、家喻户晓的新终端产品。

今年3月,瑞金医院和热门游戏《原神》的开发者米哈游宣布合作,目的是结合信息技术领域和临床研究的优势,在脑机接口神经调控方面进行探索。

值得一提的是,脑机接口技术也有望受益于今年9月正式启动的中国“脑计划”项目。根据科技部发布的科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知,项目涉及59个研究领域和方向,国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币。

此外,脑机接口技术的发展也带来了重要的伦理问题。对此,孙伯民告诉第一财经记者,瑞金医院走在脑机接口技术的最前沿,同时也高度关注相关的伦理问题。“我们目前使用的设备虽然是侵入式的,但它不会对人脑产生破坏,而且这些设备也已经在帕金森患者身上得到了几十年的充分验证。”他解释称,“对于抑郁症患者,(脑机接口技术)只是通过对不同脑部区域进行电刺激来改善症状。”

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钱童心

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脑机借口脑计划Neuralink十四五

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posted @ 22-04-20 09:13  作者:admin  阅读量:
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