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赵国光教授团队进行了首例无线微创脑机接口植入手术。 本文图片由首都医科大学宣武医院提供。
无线微创植入脑机接口neo系统及其体内机。
老杨通过无线微创脑机接口成功实现了脑控与抓取。
老杨戴着气动手套，右手牢牢握住水杯，捡起来，喝了一口水，然后把水杯放下。 这个常人习以为常的举动，在老阳就是一个“奇迹”——老杨因为车祸四肢瘫痪，卧床不起14年！
让老杨从瘫痪到“用心喝水”的，是脑机联动。
1月29日，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队宣布，全球首台植入式硬膜外电极脑机接口辅助**颈脊髓损伤四肢瘫痪患者的行为能力取得突破。 这个病例的病人不是别人，正是去年10月接受脑机接口手术的老杨。
几乎在同一时间，美国Neuralink公司首次进行了脑机接口设备的人体移植。 当地时间2月20日，该公司创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）宣布了最新突破：首位植入公司脑机接口设备的患者已经能够通过大脑直接控制电脑鼠标。
远在大洋彼岸，中美两国的科学家几乎同时实现了这一看似科幻的技术突破。 除了马斯克的脑机科技新闻刷卡，中国版的脑机连接还有哪些特点？ 它是如何工作的？ 带着这些问题，本报记者在宣武医院采访了赵国光教授的团队。
老杨的右手是怎么动的。
所谓脑机接口，通常是通过设备捕捉大脑内部的电活动，然后创建直接的通信路径，使信号将大脑与计算机连接起来，实现“心控计算机”。
这听起来确实很科幻，我们慢慢地拆解它。 从技术上讲，要让四肢瘫痪患者老杨的右手移动，需要三个步骤。
第一步，处理器在哪里捕获脑电信号？ 这是为了给脑机接口处理器找到一个立足点。
2023年10月24日，清华大学医学院赵国光教授团队和洪波教授团队共同完成了无线微创植入式脑机接口neo（neuralelectronicopportunity）的首个临床试验。
具体来说，通过神经外科医生的手术，将两个硬币大小的脑机接口处理器植入老杨的头骨中，成功收集了感觉运动脑区域的颅内神经信号。
两个处理器各有4个接触点，总共有8个接触点，分别位于控制老杨右手的脑运动区域。 玄武医院院长赵国光解释道：“怎么找到这个区域？ 在手术前，我们使用了脑功能的MRI——无论是当杨的右手被动移动还是当他想要移动时，MRI都会显示大脑的激活区域，这使我们能够找到它。 ”
这并不容易。 “我们不会打开包裹大脑的硬脑膜，但我们必须精确地将每个接触点放置在感觉和运动区域，这需要极其精确的导航。 因为你看不到大脑的**，即使你看到大脑的沟，也很难识别。 赵国光说。
他打了个比方：“这就像我们走进一个足球场，有3万或4万名观众同时欢呼，我们必须发现南看台第80排的两个人在说什么。 而且，脑细胞有上千个，难度可想而知。 ”
第二步，确定面积，如何将设备埋在大脑中？ 这就是选择正确技术的地方。
光找到激活区还不够，如何植入脑机接口处理器？ 与Neuralink的“心灵感应”技术不同，中国团队在无线微创技术上取得了两大突破
一方面，通过植入脑机接口NEO，将内部机埋在颅骨中，电极覆盖在硬膜外，在不损伤神经组织的情况下保证颅内信号的质量。 另一方面，它使用近场无线电源和信号传输，植入颅骨的内部机器不需要电池。
我们的设计是为了避免并发症。 如果脑积液渗漏，设备会浸泡很长时间，感染的几率很高，所以我们没有突破硬脑膜，而是在硬膜外麻醉上“工作”。 换句话说，装置下方是一个水囊，它包裹着重要的脑组织，我们不是刺穿水囊，而是收集脑膜表面的大脑信号，这样脑组织就不会受损。 赵国光说。
在我们的系统中，给“脑机”充电和信号采集是无线的，即所谓的“内应在外”。 这使患者能够更快地适应设备，满足记录的采样率并确保长期的能量供应。 赵国光说。
第三步是埋下处理器并捕获信号，接下来的问题是如何将大脑信号“解码”为计算机语言。
手术成功十天后，老杨出院回家了。 在家使用时，外接电脑需要通过头皮给内机供电，接收大脑中的神经信号，然后传输到电脑或手机，最终实现脑机接口通信。
我们遇到过无数毫秒级的电信号，就像天书一样，不分析就不知道它代表什么。 所以，解码非常重要。 赵国光道：“它解决了什么代码？ 计算机可以理解的代码是 0 和 1。 解码后，可以转换成各种生活场景，比如控制抓取物体的气动手套、控制电动轮椅、开关电视机等，都可以用心来控制。 ”
经过3个月的居家**训练，老杨已经能够通过脑电活动驱动气动手套，独立实现饮水等脑控功能，抓取准确率达90%以上——这就是本文开头的场景。 患者的脊髓损伤 （ASIA） 功能评分和感觉诱发电位测量也有所改善。
脑机接口将惠及更多患者。
我们特别感谢老杨，他是第一个吃螃蟹的人，体现了旺盛的生命力和恢复健康的强烈愿望。 赵国光表示，“通过脑机联动，老阳可以在3个月内取得显著的进步，这对患者、患者家属、医护人员、工程技术人员和设备制造商来说都是令人兴奋的，也激励着我们更积极地探索更多未知的领域。 ”
未来，脑机接口的应用场景非常广泛。 通过记录和解读大脑信号，大脑与计算机之间的直接通信不仅可以帮助ALS、脊髓损伤、癫痫等脑部疾病患者，而且有望实现脑机融合智能，扩展人脑信息处理能力，具有广泛的应用前景。
以癫痫**为例，赵国光的团队接收了一名15岁的女孩。 她患有癫痫病已有12年，右手剧烈抽搐，双腿痉挛，每月癫痫发作700多次。 据赵国光介绍，通过将相应的装置和电极放入患者的大脑中，手术后第一个月的癫痫发作次数减少到480次，第二个月减少到57次，癫痫发作在第5个月停止。
当女孩前来复诊时，由于疾病的消除，整个人的状况有所好转，医护人员几乎认不出她。 “能够帮助患者减轻痛苦，恢复正常生活，是我们作为医生最大的幸福。 赵国光说。
事实上，脑机接口的概念提出已经有50年了。 近年来，相关研究已成为各国研发的热门赛道。 赵国光表示，在这个赛道上，中国目前处于第一组，而且发展非常快，“我们期待从0到1的原创性，也需要从1到100的飞跃; 通过从1到1000的数据分析，可以促进原创技术的发展。 每一条赛道，每一个阶段，我们都必须继续发力。 ”
在赵国光看来，正常人的活动就像大脑功能区独唱一样，功能受损后，独唱者的声音就消失了。 “脑机接口的出现，就是希望周围的人能合唱，而不是独唱，继续演奏音乐。 ”
为了完成这场健康的合唱，中国技术团队将继续探索。 （熊健， 赵景凡）.
人物**海外版（2024-02-23 09版）。