摘要：隨著科技和醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，腦科學(xué)研究成為國際之間競逐的發(fā)展目標(biāo)，從而帶動了腦控、控腦和仿腦等技術(shù)的快速發(fā)展。腦機(jī)接口可以實(shí)現(xiàn)大腦與外界直接雙向通訊的信息交互技術(shù)，不僅是大腦神經(jīng)調(diào)控的重要工具，也成為腦控與控腦技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。本文將討論腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用及其面臨的相關(guān)問題。

早年間，人們就有采集大腦思維的活動信號實(shí)現(xiàn)與控制外界設(shè)備或交互的想法。如1924年德國精神病學(xué)家伯格記錄了其子腦電信號，并于1929年發(fā)表了論文，這是最早的腦電圖理論。但由于當(dāng)時人們對神經(jīng)科學(xué)知之甚少，相關(guān)模式識別和信號處理等技術(shù)水平有限，當(dāng)時人們認(rèn)知水平還處于較為保守的階段，所以并沒有引起太大轟動，一直進(jìn)展緩慢。從20世紀(jì)70年代開始，計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對腦神經(jīng)系統(tǒng)有了重新的認(rèn)知，從而帶動了腦機(jī)接口技術(shù)的進(jìn)步。目前腦機(jī)接口已然成為計算機(jī)和神經(jīng)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向。

腦機(jī)接口技術(shù)初步嘗試商業(yè)化應(yīng)用

人類將腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療是在上世紀(jì)60年代，英國一位醫(yī)生使用當(dāng)時非常前沿的腦電波技術(shù)幫助癲癇病人做了手術(shù)，在病人大腦內(nèi)放入電極，使其貼近腦皮層，從而得到清晰的神經(jīng)活動。之后美國公司Neural Signals為記錄人腦神經(jīng)活動，開始嘗試對人腦中植入微電極記錄運(yùn)動區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞放電;明尼蘇達(dá)州大學(xué)Bin He教授實(shí)驗室演示腦電遙控?zé)o人機(jī)飛行，利用人的意念控制無人機(jī);2014年一位被截肢的殘疾人在巴西世界杯的開幕式上用腦機(jī)接口技術(shù)和機(jī)械外骨骼開出第一球，吸引了全世界的矚目。近年來，腦機(jī)接口一步步刷著存在感，也成為眾多資本大佬和科技公司看好的方向之一，越來越多的風(fēng)險資本開始進(jìn)入這個神秘的領(lǐng)域進(jìn)行布局。

2017年火星狂人埃隆馬斯克宣布成立腦機(jī)接口公司Neuralink，同年，F(xiàn)acebook也宣布成立腦機(jī)接口研究團(tuán)隊，開始研究“意念打字”項目。這些商業(yè)大咖入局原因是對未來科技的獨(dú)到判斷和人類對未知領(lǐng)域的挑戰(zhàn)欲望。不過即便入局者甚多，如何商業(yè)化是研究腦機(jī)接口公司面臨的最大難題。

對于腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域上的應(yīng)用而言，患者如何快速的學(xué)習(xí)控制輪椅、假肢等都急需解決。而且除了技術(shù)、應(yīng)用整體的解決方案之外，銷售渠道、產(chǎn)品的價格等也是決定商業(yè)化道路順暢的關(guān)鍵所在。美國Brain Co公司則率先踏出了第一步，其公司研發(fā)的產(chǎn)品Brain Co賦思頭環(huán)，早在2018年12月份就已經(jīng)已經(jīng)正式進(jìn)入了商業(yè)化銷售階段。

腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景

腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療方向的應(yīng)用前景較為廣泛，它能夠幫助一些身體殘疾患者與建立一座與外界交互的橋梁，可以實(shí)現(xiàn)康復(fù)訓(xùn)練、控制假肢和輪椅等功能。

康復(fù)訓(xùn)練

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國腦卒中患者接近3000萬，年均新增患者人數(shù)超過200萬，除卒中患者需要接受康復(fù)訓(xùn)練以外，還有老年人、殘疾人，每年新增人數(shù)在500萬左右，可見市場潛力之大。而傳統(tǒng)的康復(fù)方式，大多比較被動，無法喚醒患者強(qiáng)烈的運(yùn)動意念且容易產(chǎn)生疲勞，無法達(dá)到理想中的訓(xùn)練效果，治愈率低于50%。

西安交通大學(xué)的研究團(tuán)隊設(shè)計了一套名為“腦控人機(jī)交互及康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)”，系統(tǒng)利用腦機(jī)接口技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)一種新型腦控康復(fù)方式。利用這套訓(xùn)練系統(tǒng) ，可以幫助訓(xùn)練人員更好的監(jiān)控訓(xùn)練的強(qiáng)度及效果 ，根據(jù)反饋調(diào)整訓(xùn)練計劃。此外 ，這種通過大腦運(yùn)動想象的方式進(jìn)行訓(xùn)練也有助于神經(jīng)功能的代償與恢復(fù)。臨床試驗表明，使用該腦控康復(fù)系統(tǒng)的患者康復(fù)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練患者。

智能假肢

對于現(xiàn)在的殘疾人來說，一般都會配備相應(yīng)的假肢，但這些假肢大多具有固定結(jié)構(gòu)，無法完全實(shí)現(xiàn)原有肢體的基本功能。腦機(jī)接口技術(shù)的出現(xiàn)有望改變這種現(xiàn)象，將假肢與患者的大腦連接起來，通過一段時間的訓(xùn)練即可進(jìn)行自主控制。哈佛研究團(tuán)隊針對殘疾人智能假肢成立了BrainRobotics公益項目，該項目致力于幫助殘疾人實(shí)現(xiàn)用意念控制假肢，使其實(shí)現(xiàn)與原有肢體無異的功能。

其他應(yīng)用

美國一家公司開發(fā)了一款用于治療神經(jīng)障礙的植入式設(shè)備，該裝置能夠及時識別大腦活動，當(dāng)發(fā)生異常時，該裝置會自動發(fā)送脈沖來抵消癲癇等神經(jīng)障礙等疾病的發(fā)作。對于意識障礙的植物人，腦機(jī)接口技術(shù)可以幫助完成檢測意識，已完成輔助量表評估等任務(wù)。此外，將腦機(jī)接口系統(tǒng)集成在護(hù)理床、輪椅或家電中，能夠?qū)崿F(xiàn)對外部設(shè)備的腦控，有效提高殘疾或老年人的自理能力。

腦機(jī)接口技術(shù)存在的問題

近年來腦機(jī)接口技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多醫(yī)療產(chǎn)品，但成型的產(chǎn)品都是非?；A(chǔ)的，侵入式的先進(jìn)產(chǎn)品大多處于實(shí)驗階段，距離臨床仍有許多問題亟需解決，主要包括技術(shù)、倫理和如何商業(yè)化等問題。

腦機(jī)接口主要面臨的技術(shù)問題是信號的采集和處理，非侵入方式獲取的腦電信號質(zhì)量較差，容易受到外界干擾，而侵入方式獲取信號，容易引起免疫排斥現(xiàn)象，一旦植入芯片將不能隨意調(diào)整，現(xiàn)階段侵入式的進(jìn)展都是在動物大腦完成的，在人腦上的效果還難以斷定。腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的同時也帶來倫理問題，如果腦機(jī)接口設(shè)備探測到關(guān)于人們隱私的想法該如何保護(hù)，還有如果探測到一些傷害或?qū)ι鐣斐赏{的想法，即使沒有實(shí)施，是否該采取相應(yīng)措施，未來我們是否要為自己的想法負(fù)責(zé)?商業(yè)化應(yīng)用是我們未來的終極目標(biāo)，但腦機(jī)接口的醫(yī)療設(shè)備是直接作用在人的身上，因此監(jiān)管部門對其上市的審批肯定會異常謹(jǐn)慎。

總結(jié)

現(xiàn)階段，腦機(jī)接口技術(shù)還處在初級階段，距離醫(yī)學(xué)上的臨床應(yīng)用還需要解決許多問題，但隨著人們對大腦的了解與技術(shù)的進(jìn)步，未來腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用“錢景”巨大，相信未來一定很精彩。