图:中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验手术后科研团队合影。\受访者供图
脑机接口是颠覆性前沿交叉技术,分为非侵入式、半侵入式和侵入式等不同类型。路俊锋在接受《大公报》采访时表示,这一技术面向的临床群体是高位截瘫、渐冻症等最严重患者群体,他们进行脑机接口手术的风险和获益都非常大。
路俊锋介绍说,人的大脑有近千亿个神经元,就像一座密闭的体育馆,近千亿个神经元就像是分布在六层看台上的观众(大脑皮层共有六层),每个区域的观众通过发出不同的声音执行不同的功能。非侵入式技术类似于在体育馆外面去听里面的声音;半侵入式技术如皮层电极相当于在看台顶部放置大量话筒,能捕捉到更多群体清晰的声音;侵入式脑机接口技术就如同将许多话筒贯穿六层看台放置到每位观众的面前,近距离“听”附近每个观众清晰的声音。
侵入式技术对定位要求更高
“这一技术的优势是能够获取单神经元级别的高质量信号,进而实现更加精准的脑控,但不足是无法实现所有千亿神经元的记录,这就需要将有限的电极精准植入到执行某项功能的最重要的区域,因此这项技术对植入位置的定位要求更高。”路俊锋表示。
为确保受试者手术的安全和植入位置的精准,路俊锋团队在过去半年内完成了20余次模拟植入手术演练,同时采用了功能磁共振成像联合CT影像技术、重构了受试者专属三维模型与人脑运动皮层的详细功能地图以确保植入位置的精确性。
手术当天,医疗团队借助高精度导航系统,在受试者清醒状态下将柔性电极缓慢植入预定的运动皮层指定区域,手术中在清醒下即刻让受试者想像手部运动确保神经信号的稳定输出。为保证电极长期稳定,团队还采用了多项创新性的柔性电极加固技术和冗余设计,有效解决了柔性电极可能面临的位移和电极失效问题。
“这位受试者在手术前曾问过我一个他最关心的问题:‘手术会不会让我比现在更差?’”路俊锋回忆说,他当时明确给受试者的答复是:手术最差的结果也不会比现在更差。在接受植入后,受试者恢复良好,在医院观察1周后出院,很快接受训练实现快速进展。路俊锋说,正是科学家、医生与受试者共同勇敢的努力,让人类在脑机接口领域迈出关键的一步。