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等，成功开展了中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验。接受前瞻性临床试验的患者，至今已术后三个月，效果很好。

　　我国首例侵入式脑机接口技术表现出哪些优越性？克服了哪些技术难点？未来将应用到哪些领域？

　　“把帽子一戴

　　我能亲身体验玩游戏的感觉”

　　接受我国首例侵入式脑机接口临床试验的受试者，是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。今年3月，复旦大学附属华山医院路俊锋教授带领着团队完成了这项手术。从植入脑机接口设备至今，系统运行稳定，未出现感染和电极失效的情况。

　　路俊锋介绍，这是一个微创手术，受试者术后第二天就可以坐起来，跟正常人一样。现在受试者能精准地控制光标，通过脑控手段，实现赛车游戏、下象棋游戏、发信息、打字等一系列操作。

　　术后，这位受试者时隔十多年终于找回了亲自控制电脑的快感。“我回到家只要把帽子一戴，相当于连接上了，信号通过这个线采集过去。原来只是看着别人在玩，自己体会不到那种感觉，现在我能亲身体验玩游戏的感觉，在精神上给我特别大的帮助。”

　　更小、更柔软

　　神经电极可与大脑完美融合

　　植入这位受试者脑中的设备是一枚直径26毫米、厚度不到6毫米的神经电极。这是全球最小尺寸的脑控植入体，由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓和李雪研究组研发。

　　赵郑拓介绍，“我们通过一个比较微创的手术方案，先在颅骨上打薄，再在打薄区域打出一个5毫米直径的穿刺孔，利用这个通路把微小的电极递送进大脑，实现稳定的信息向外的传输和交互。对患者来说，手术风险大大降低，创伤也大大减少。”

　　△植入体

　　去年，马斯克的企业Neuralink在全球率先完成侵入式脑机接口临床试验。而我国科学家研制出的这款侵入式脑机接口设备更为先进。

　　赵郑拓介绍，我们的电极比他们的更薄更软，性能更好。“我们的厚度是他们的1/5，在柔软度上优于Neuralink电极近百倍。”

　　神经电极植入脑子里会不舒服吗？对此，赵郑拓解释，特别的工艺和先进的技术，让这块电极与大脑完美融合，几乎没有异物感。

　　“神经电极利用了半导体加工工艺，将电极尺寸加工到跟大脑中神经元组织相似的大小。同时，神经电极的柔软程度，跟大脑神经元之间相互作用、相互碰撞的力是同样量级。这样保证它既小又柔软，在大脑中可以长期稳定工作。”

　　△电极

　　算法更高效

　　可实现实时控制

　　光解决了舒适度还远远不够。一般的微尺度传感器容易被体液腐蚀，如何让微尺度的传感器在体液严苛的免疫环境下长期存在？

　　赵郑拓团队在设备工艺和结构等方面下了很多功夫。“我们把半导体领域的一些可靠标准、技术，引入到核心器件的加工中，保证了良好的生物相容性，良好的精细信号采集能力。”

　　实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。系统需在十几毫秒窗口期内完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程，核心挑战是建立毫秒级高精度响应的闭环控制链路，适应神经信号的非平稳性。

　　赵郑拓团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化。“我们可以做到算法轻量化，算法的工作效率很高，真正实现实时控制。”

　　△现场采集到高质量信号

　　未来应用更广泛

　　或可用机械臂控制智能设备

　　该系统在未来获批注册上市后，有望显著改善完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者等群体的生存质量。赵郑拓透露，目前这款设备植入脑中的使用寿命为5年。

　　5年后怎么办？团队已经在验证更换新植入体的可行性，也就是说，未来这项侵入式脑机接口技术可以像电脑一样更新换代。

　　赵郑拓解释：“过一段时间，将电极及系统完整地取出，在原位更新一个新系统。未来，系统通过一个小手术可以更新换代的话，受试者就可以享受最新技术给他们带来的更大获益。”

　　△路俊锋做全国首例侵入式脑机接口手术过程中

　　那么，新系统会有怎样的升级？

　　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透露，未来或许能让受试者使用机械臂完成抓握、拿杯子等操作。后续还将涉及对复杂物理外设进行控制，例如对机器狗、具身智能机器人等智能代理设备的控制，从而拓展受试者的生活边界。

　　这也是我国首例侵入式脑机接口受试者憧憬的未来。“我希望将来能控制自己的机械臂，脑袋一想，就能操作智能设备。比如一家人开赛车比赛，一家人在一块共同地做一件事情，这就是幸福，这就是快乐。”

　　▌本文来源：中央广电总台中国之声（ID：zgzs001）

　　监制丨王磊 樊新征

　　记者丨朱敏 窦筠韵

　　微信编辑丨张琪

作者：中央广电总台中国之声