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BrainGate:以意识控制机械臂

在脑机接口领域具有突出表现的另一企业BrainGate成立于2001年。其研究团队主要由来自哈佛医学院、布朗大学、克利夫兰医疗中心、斯坦福大学医学院等的神经科医生、神经科学家、工程师、计算机科学家、神经外科医师、数学家和其他研究人员组成。

在BCI技术研发上,BrainGate以辅助治疗神经系统疾病、沟通障碍、行动能力不健全等疾病为主,通过将传感器植入瘫痪病人脑中以监测他们的脑活动,并将患者的意识转化为对电脑的指令,以提高患者对计算机的操作能力,让患有肌萎缩侧索硬化、脊髓损伤和中风患者能够再度拥有对生活的控制权。

在现阶段研究中,BrainGate正在开发新一代无线医学神经技术,记录和监测神经活动,以诊断和管理神经系统疾病。

脑疾病治愈,中国在路上

尽管我们总是在新闻中垂涎海外的新兴BCI技术,但BCI的学术研究在国内同样拥有长足的发展。

洪波教授告诉动脉网:“目前浙江大学与清华大学在主要从事BCI相关研究。浙江大学采用了马斯克提到的美国Utah电极阵列,已经在猴子和病人大脑皮层植入该电极阵列,成功实现了对机械手的脑机接口控制;清华大学则是和301医院、宣武医院合作在癫痫病人上开展的微创植入脑机接口研究采用不同的方案,记录电极埋在颅骨中,不穿透硬膜,因而不破坏神经细胞,可以长期稳定采集颅内脑电,已经实现了脑机接口打字等。需要说明的是,这两个研究组都还还在临床前试验阶段,没有获得医疗器械许可。”

不同于马斯克在BCI领域所绘下的伟大蓝图,国内的脑研究更为关注脑疾病的诊断治疗与脑启发的人工智能。目前,中国在科学界形成了“一体两翼”脑计划研究方向的基础共识。

“一体”即“认知脑”,关注和理解人类大脑的认知功能是怎么来的。核心是认知脑区结构和功能神经网络的实质,尝试阐明大脑的工作原理。

中国脑计划的领军者和倡导者蒲慕明院士介绍:“我们看到计算机,要分析它的功能就必须知道计算机的结构,对于大脑的功能,我们必须要知道大脑的网络结构,这叫做‘全脑介观神经联接图谱’,也是我们这个大计划的关键部分”。

“两翼”则指向“保护脑”和“创造脑”两大主攻方向。

其中,“保护脑”主要是更好地诊断和治疗各类重大脑疾病,包括阿尔茨海默症、癫痫、帕金森、抑郁症等疾病,在神经系统疾病这条赛道上,将有机会诞生千亿级独角兽企业。

“创造脑”主要实现类脑人工智能的研究与开发,核心战略目标是开发仿脑计算机,将由两部分组成:一是发展脑型器件和结构;二是脑型信息产生和处理系统的设计和开发。

中国脑计划的巨大价值在于其在未来五到十年的持续实施,会全力推动人工智能与脑科学的深度融合发展,其研究成果,将会极大的促进类脑人工智能技术的发展,这一领域的研究突破,将引领新一轮的科技革命。

基于这项计划,我国正全力发展阿尔茨海默、帕金森、癫痫、精神分裂、抑郁症等社会重大负担疾病的治疗。如今,这一方向的研究已经有了极大进展。同时,利用人口上的优势,我们将随着时间推移获得更多的脑部疾病大数据,进而找到治愈脑部疾病的更多方法。

稳步,商业BCI曙光已现

伴随政策的推动与技术的发展,过去十年内我国在脑科学领域亦已产生一定成果,并延伸到了神经疾病、精神疾病、康复等领域。

国内首个将脑机接口产业化的公司博睿康科技就是脑机领域的代表企业,依托清华大学神经工程实验室,其主要涉足神经科学、心理学、神经工程等领域的研究。

在神经系统疾病诊断应用中,博睿康产品包括脑电与诱发电位仪(脑功能监护仪)、高频高导联脑电采集系统,前者主要用于癫痫、脑出血等神经疾病的诊断监护,后者多用于神经外科手术辅助定位。在治疗方面的产品,博睿康主要聚焦微创植入反馈治疗和脑机智能主动康复。微创植入反馈治疗是针对癫痫、老年痴呆等神经疾病的治疗。

在今年的世界机器人大会“BCI脑控机器人大赛暨第三届中国脑机接口比赛”中,博睿康为大赛提供脑机接口信号采集设备和数据分析平台。来自天津大学的魏斯文以每分钟在电脑屏幕输出691．55比特(相当于每分钟输出69个汉字)的成绩,创造了中国利用脑机接口技术打字的新纪录。

国内除博睿康以外,妞诺科技、臻泰智能等企业也在BCI领域取得了突破。妞诺科技在产品线方面围绕医疗脑电数据服务进行了以AI算法为核心基础融合软硬件双向开发模式。臻泰智能则提供脑控智能康复解决方案,以辅助神经性疾病康复,并计划将解决方案拓展至物理治疗、作业治疗等康复训练全场景,通过全周期的脑电数据采集评估,为患者精准化定制康复治疗方案,目前公司累积试用患者已达一千多例。

难题,破解之道

从BCI目前的研发速度来看,如何骗取免疫细胞信任,不让其自动识别侵入物并形成疤痕组织;面对千亿神经元,少量电极如何实行精确监测等仍是未解难题。

但一步接着一步,深积疾病数据库,以应对脑疾病,推动BCI技术的进一步发展才是切实的可行之道。

在《未来简史》中,赫拉利还曾提到过:“我们无法真正预测未来,因为科技并不会带来确定的结果。同样的科技,也可能创造出非常不一样的社会。”

医疗领域终究是严肃的。

在政策和资本的推动下,若能持续研发脑机接口技术,找寻技术突破口,或许当前进展缓慢,但我们仍相信该项技术将为脑疾病治疗带来微光。