腦機接口，讓失語患者“説”出“你好”

高位截癱，全身器官失能，大腦還正常，卻已口不能言，怎麼辦？利用腦機接口，讓別人跟患者的大腦直接對話！近日，西安交通大學第二附屬醫院聯合西安交大機械工程學院使用腦機接口技術，使一位高位截癱的失語患者“説”出了“你好”。

據悉，這名患者從高處跌落後高位脊髓受損，只能通過眨眼向醫生表達訴求，而這次採用腦機接口技術後，患者看着電腦屏幕上不斷跳動的字符或拼音，便通過系統“説”出了自己的想法。

腦機接口技術為神經科學創新研究和臨牀神經疾病診斷、治療與康復研究提供了專業、完整的解決方案。“通過這一技術，患者和醫護人員以及家屬有望實現更加有效的溝通交流，幫助患者更加精確高效地表達內心的想法。”西安交大二附院一名負責醫生説。

據瞭解，這名患者跌落後，第5、第6頸椎脱位，導致高位脊髓受損。經過及時的手術治療，頸椎成功復位，但目前四肢功能尚未恢復，外加氣管切開狀態伴隨延髓麻痹，導致患者吞嚥困難和言語障礙，只能通過眨眼來表達訴求。

為此，西安交大二附院重症醫學科主任王小闖、副主任王崗同西安交大機械工程學院教授徐光華就腦機接口（Brain-ComputerInterface，BCI）技術在重症患者中的應用進行了充分論證，並針對該患者制定出了個體化的實施方案。

8月6日上午，在徐光華及其團隊的努力下，患者被戴上了腦電帽，用BCI技術，在經過引導教學後，患者看着電腦屏幕上不斷跳動的字符，不一會兒就在屏幕上跳出了“你好”兩個字。“腦電帽採集到患者的腦電信號後，通過計算機處理和分析，就可以精準捕獲患者的想法。”王小闖説。

據王崗介紹，從去年開始，西安交大二附院便與交大機械工程學院對接該技術的開發和應用，沒想到第一次測試，患者就成功“説”出了“你好”。現在給患者應用這種技術有兩種模式選擇，一種是有預設的問題，通過注視相應的圖像進行選擇；另一種是和拼音打字功能相似，把26個字母放在屏幕上，通過注視之後把想表達的意思拼出來。這個“你好”就相當於是拼出來的。

“我們平時讓患者眨眼睛，只能是問他‘渴不渴’‘想不想上廁所’等問題，患者如果有其他自己想表達的東西，比如想要見哪個親屬，醫護人員是沒有辦法精確瞭解的。通過腦機接口技術則可以幫助患者表達出他們內心不同的想法。”王崗説。

讀取大腦記憶、用意念控制物體……曾經，只屬於科幻電影中的畫面，如今正逐漸變為現實。

在動物身上試驗並開啓的腦機接口技術，近年來踏上了高速發展的道路，並被譽為“人工智能的下一代技術”。

腦機接口技術其實就是一種研究人腦的技術系統，通過“腦+機+接口”在腦與外部設備間創建全新信息交換通路，一方面將大腦信號轉化為機器可識別的信號，實現對機器的有效控制；另一方面，將外部設備信號轉化為大腦可識別信號，從外部對大腦進行直接干預。該技術起源於20世紀20年代。

按照分類，腦機接口可分為侵入式和非侵入式兩種。兩者的差別，就如同字面意思一樣，侵入式是通過手術直接將電極植入大腦皮層，非侵入式則不採用植入方式而是穿戴設備。基於方式的不同，最終所產生的效果和影響也不同。前者信號獲取質量高，但安全風險和成本較大；後者則相反。

具體講，腦機接口系統由信號產生、提取、轉換、輸出和反饋幾部分組成，其中最重要的是信號產生和轉換算法。

今年初，浙江大學對外宣佈“雙腦計劃”重要科研成果，國內首例植入式腦機接口臨牀研究在該校完成。

據悉，這一臨牀研究由浙江大學求是高等研究院腦機接口團隊與浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科合作。患者經過系統訓練後，可以利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手，實現三維空間的運動。同時，此項研究也首次證明高齡患者利用植入式腦機接口進行復雜而有效的運動控制是可行的。同時表明，這項最新成果將有助於肢體癱瘓患者進行運動功能重建，未來也有望對輔助運動功能、失能者功能重建、老年機能增強等產生積極影響。

而早在2012年，浙大團隊就曾在猴子腦中植入微電極陣列，成功提取並破譯了猴子大腦關於抓、勾、握、捏4種手勢的神經信號，使猴子能通過自身“意念”直接控制外部機械手臂。2014年，浙大團隊在人腦內植入皮層腦電微電極，實現“意念”控制機械手完成高難度的“石頭、剪刀、布”手指運動。

儘管如此，我國腦機接口技術還處在初級階段，目前在醫療應用方面效果比較顯著。一方面它能夠增強人體大腦技能，提升記憶、計算等腦力水平，讓人具備更強大腦力能力；另一方面，它也可用於診斷腦部神經性疾病，預測和抑制癲癇發病，可用於中風患者的康復訓練等，兼具強化和恢復兩方面的輔助功能。但在重症醫學領域中，它的應用還比較有限。簡單的“你好”兩個字，代表了腦機接口在重症患者中的應用邁出了一大步。腦機接口技術有望實現重症患者和醫護及家屬的有效交流，切實反映患者病情變化，提高ICU患者診治療效，改善預後；同時也可及時反映患者訴求，實現ICU患者人文關懷的個體化及智能化。

除此以外，腦機接口還在軍事、教育、娛樂等領域有用武之地，並且能夠與機器人、無人機等智能設備集合應用，幫助人們輕鬆從事各種工作和生產。

據中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員陶虎介紹，目前國內缺乏原創性腦機接口核心技術，在帶寬、精度、在體穩定性方面均有不足，亟須整合多學科知識與多領域資源，集中力量解決“高帶寬雙向讀寫、海量神經信號即時處理和數據傳輸、無創/微創植入、長期在體”等關鍵技術問題，實現“人腦和機器腦深度融合”的新一代人機交互。

（本報記者 張哲浩、楊永林）