日前，第二十五屆中國科協(xié)年會在合肥舉行。主論壇上，中國科協(xié)發(fā)布2023年10個重大科學(xué)問題、9個工程技術(shù)難題和10個產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題（10個）。其中， “將腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用到臨床醫(yī)療”這一新奇的工程技術(shù)難題引起了廣大醫(yī)學(xué)科研人員的關(guān)注。
腦機(jī)接口是指在人或動物腦與外部設(shè)備間創(chuàng)建的直接連接通路，不依賴于腦的正常輸出通路（外周神經(jīng)系統(tǒng)及肌肉組織）的腦-機(jī)（計(jì)算機(jī)或其他裝置）的一種全新通信和控制技術(shù)。腦機(jī)接口是大腦和外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接通路，它既是神經(jīng)修復(fù)最有效的工具，是目前能完全解決癱瘓、中風(fēng)、帕金森等患者神經(jīng)功能受損的有效手段，此外它還是全面解析認(rèn)識大腦的核心關(guān)鍵技術(shù)，是國際腦科學(xué)最前沿研究的重要工具。腦機(jī)接口通過在大腦與外部設(shè)備之間建立一種直接的信息通路。近年來，隨著腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和人工智能等學(xué)科的迅速發(fā)展，使得我們對大腦功能和疾病有了更深入的理解，促進(jìn)了智慧醫(yī)療的創(chuàng)新。通過腦機(jī)接口技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)更快速、精確和個性化的醫(yī)療診斷和治療，為患者提供更好的醫(yī)療服務(wù)。然而，在腦機(jī)接口賦能智慧醫(yī)療的道路上，也存在許多挑戰(zhàn)，例如：腦機(jī)接口泛化性、腦機(jī)接口范式設(shè)計(jì)、個性化生物標(biāo)記物的尋找；以及臨床應(yīng)用方面的腦機(jī)交互設(shè)備的自然性等問題。1924年，德國精神科醫(yī)生漢斯·貝格發(fā)現(xiàn)了腦電波，人們注意到意識可以轉(zhuǎn)化為電子信號并被讀取。以此為基礎(chǔ)，腦機(jī)接口技術(shù)開始起步并逐步發(fā)展。1969年德裔美國神經(jīng)學(xué)家埃伯哈德·費(fèi)茲將猴大腦中的一個神經(jīng)元連接到一個儀表盤，這只猴成為第一個真正的腦機(jī)接口被試對象。
此后科學(xué)家嘗試通過解碼大腦電信號準(zhǔn)確控制外部設(shè)備，1970—2000年腦機(jī)接口進(jìn)入科學(xué)論證階段。1978年，威廉·多貝爾為一位盲人視覺皮層植入68個電極的陣列，成功制造了光幻視。1998年，Emory大學(xué)菲利普·肯尼迪和羅伊·巴凱為鎖閉綜合征患者植入“運(yùn)動神經(jīng)假體”，實(shí)現(xiàn)對電腦光標(biāo)的控制。1998年，布朗大學(xué)約翰·多諾霍團(tuán)隊(duì)用電線將人腦和大型主機(jī)相連，使人腦能對其他設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 進(jìn)入21世紀(jì)，腦機(jī)接口技術(shù)從科學(xué)論證階段逐步走向應(yīng)用試驗(yàn)階段。世界多國科研高校投入腦機(jī)接口研究，不僅有Neuralink為代表的公司推出概念產(chǎn)品，谷歌、微軟、Facebook等科技公司也都明確支持腦機(jī)接口技術(shù)研發(fā)。腦機(jī)接口的核心是充分發(fā)揮人腦的優(yōu)勢，繞過人體自身器官，大腦直接與外界裝備進(jìn)行高效互動。其核心挑戰(zhàn)在于，如何在最低限度損傷大腦和最大限度利用大腦之間達(dá)到平衡。相比非植入式腦機(jī)接口，植入式腦機(jī)接口在神經(jīng)信號質(zhì)量和神經(jīng)調(diào)控精度等關(guān)鍵性能上有著天然的優(yōu)勢，不過植入手術(shù)對大腦的創(chuàng)傷、植入器件長期在體的安全性等問題仍是當(dāng)前的研究瓶頸。中國的腦機(jī)接口研發(fā)，還面臨幾大挑戰(zhàn)。一是安全性和有效性難以兼得，限制了腦機(jī)接口技術(shù)的大范圍運(yùn)用。二是腦機(jī)接口的有效帶寬，即到底植入多少個電極足以基本涵蓋大腦重要活動或滿足特定功能需求，仍是一個未知數(shù)。三是海量神經(jīng)信號的處理仍是難題。四是社會普遍關(guān)注的腦機(jī)安全與倫理風(fēng)險。2023年，北京腦科學(xué)與類腦研究中心和首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院共建了“北腦—天壇臨床醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室”，北京市重點(diǎn)推動的“智能腦機(jī)系統(tǒng)增強(qiáng)計(jì)劃”正式啟動。
