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BrainGate:以意識(shí)控制機(jī)械臂

在腦機(jī)接口領(lǐng)域具有突出表現(xiàn)的另一企業(yè)BrainGate成立于2001年。其研究團(tuán)隊(duì)主要由來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院、布朗大學(xué)、克利夫蘭醫(yī)療中心、斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院等的神經(jīng)科醫(yī)生、神經(jīng)科學(xué)家、工程師、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、神經(jīng)外科醫(yī)師、數(shù)學(xué)家和其他研究人員組成。

在BCI技術(shù)研發(fā)上,BrainGate以輔助治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病、溝通障礙、行動(dòng)能力不健全等疾病為主,通過(guò)將傳感器植入癱瘓病人腦中以監(jiān)測(cè)他們的腦活動(dòng),并將患者的意識(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)電腦的指令,以提高患者對(duì)計(jì)算機(jī)的操作能力,讓患有肌萎縮側(cè)索硬化、脊髓損傷和中風(fēng)患者能夠再度擁有對(duì)生活的控制權(quán)。

在現(xiàn)階段研究中,BrainGate正在開(kāi)發(fā)新一代無(wú)線醫(yī)學(xué)神經(jīng)技術(shù),記錄和監(jiān)測(cè)神經(jīng)活動(dòng),以診斷和管理神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

腦疾病治愈,中國(guó)在路上

盡管我們總是在新聞中垂涎海外的新興BCI技術(shù),但BCI的學(xué)術(shù)研究在國(guó)內(nèi)同樣擁有長(zhǎng)足的發(fā)展。

洪波教授告訴動(dòng)脈網(wǎng):“目前浙江大學(xué)與清華大學(xué)在主要從事BCI相關(guān)研究。浙江大學(xué)采用了馬斯克提到的美國(guó)Utah電極陣列,已經(jīng)在猴子和病人大腦皮層植入該電極陣列,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手的腦機(jī)接口控制;清華大學(xué)則是和301醫(yī)院、宣武醫(yī)院合作在癲癇病人上開(kāi)展的微創(chuàng)植入腦機(jī)接口研究采用不同的方案,記錄電極埋在顱骨中,不穿透硬膜,因而不破壞神經(jīng)細(xì)胞,可以長(zhǎng)期穩(wěn)定采集顱內(nèi)腦電,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了腦機(jī)接口打字等。需要說(shuō)明的是,這兩個(gè)研究組都還還在臨床前試驗(yàn)階段,沒(méi)有獲得醫(yī)療器械許可。”

不同于馬斯克在BCI領(lǐng)域所繪下的偉大藍(lán)圖,國(guó)內(nèi)的腦研究更為關(guān)注腦疾病的診斷治療與腦啟發(fā)的人工智能。目前,中國(guó)在科學(xué)界形成了“一體兩翼”腦計(jì)劃研究方向的基礎(chǔ)共識(shí)。

“一體”即“認(rèn)知腦”,關(guān)注和理解人類(lèi)大腦的認(rèn)知功能是怎么來(lái)的。核心是認(rèn)知腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)質(zhì),嘗試闡明大腦的工作原理。

中國(guó)腦計(jì)劃的領(lǐng)軍者和倡導(dǎo)者蒲慕明院士介紹:“我們看到計(jì)算機(jī),要分析它的功能就必須知道計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),對(duì)于大腦的功能,我們必須要知道大腦的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這叫做‘全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜’,也是我們這個(gè)大計(jì)劃的關(guān)鍵部分”。

“兩翼”則指向“保護(hù)腦”和“創(chuàng)造腦”兩大主攻方向。

其中,“保護(hù)腦”主要是更好地診斷和治療各類(lèi)重大腦疾病,包括阿爾茨海默癥、癲癇、帕金森、抑郁癥等疾病,在神經(jīng)系統(tǒng)疾病這條賽道上,將有機(jī)會(huì)誕生千億級(jí)獨(dú)角獸企業(yè)。

“創(chuàng)造腦”主要實(shí)現(xiàn)類(lèi)腦人工智能的研究與開(kāi)發(fā),核心戰(zhàn)略目標(biāo)是開(kāi)發(fā)仿腦計(jì)算機(jī),將由兩部分組成:一是發(fā)展腦型器件和結(jié)構(gòu);二是腦型信息產(chǎn)生和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

中國(guó)腦計(jì)劃的巨大價(jià)值在于其在未來(lái)五到十年的持續(xù)實(shí)施,會(huì)全力推動(dòng)人工智能與腦科學(xué)的深度融合發(fā)展,其研究成果,將會(huì)極大的促進(jìn)類(lèi)腦人工智能技術(shù)的發(fā)展,這一領(lǐng)域的研究突破,將引領(lǐng)新一輪的科技革命。

基于這項(xiàng)計(jì)劃,我國(guó)正全力發(fā)展阿爾茨海默、帕金森、癲癇、精神分裂、抑郁癥等社會(huì)重大負(fù)擔(dān)疾病的治療。如今,這一方向的研究已經(jīng)有了極大進(jìn)展。同時(shí),利用人口上的優(yōu)勢(shì),我們將隨著時(shí)間推移獲得更多的腦部疾病大數(shù)據(jù),進(jìn)而找到治愈腦部疾病的更多方法。

穩(wěn)步,商業(yè)BCI曙光已現(xiàn)

伴隨政策的推動(dòng)與技術(shù)的發(fā)展,過(guò)去十年內(nèi)我國(guó)在腦科學(xué)領(lǐng)域亦已產(chǎn)生一定成果,并延伸到了神經(jīng)疾病、精神疾病、康復(fù)等領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)首個(gè)將腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)化的公司博�？悼萍季褪悄X機(jī)領(lǐng)域的代表企業(yè),依托清華大學(xué)神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室,其主要涉足神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)工程等領(lǐng)域的研究。

在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷應(yīng)用中,博�？诞a(chǎn)品包括腦電與誘發(fā)電位儀(腦功能監(jiān)護(hù)儀)、高頻高導(dǎo)聯(lián)腦電采集系統(tǒng),前者主要用于癲癇、腦出血等神經(jīng)疾病的診斷監(jiān)護(hù),后者多用于神經(jīng)外科手術(shù)輔助定位。在治療方面的產(chǎn)品,博�？抵饕�聚焦微創(chuàng)植入反饋治療和腦機(jī)智能主動(dòng)康復(fù)。微創(chuàng)植入反饋治療是針對(duì)癲癇、老年癡呆等神經(jīng)疾病的治療。

在今年的世界機(jī)器人大會(huì)“BCI腦控機(jī)器人大賽暨第三屆中國(guó)腦機(jī)接口比賽”中,博睿康為大賽提供腦機(jī)接口信號(hào)采集設(shè)備和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。來(lái)自天津大學(xué)的魏斯文以每分鐘在電腦屏幕輸出691．55比特(相當(dāng)于每分鐘輸出69個(gè)漢字)的成績(jī),創(chuàng)造了中國(guó)利用腦機(jī)接口技術(shù)打字的新紀(jì)錄。

國(guó)內(nèi)除博睿康以外,妞諾科技、臻泰智能等企業(yè)也在BCI領(lǐng)域取得了突破。妞諾科技在產(chǎn)品線方面圍繞醫(yī)療腦電數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行了以AI算法為核心基礎(chǔ)融合軟硬件雙向開(kāi)發(fā)模式。臻泰智能則提供腦控智能康復(fù)解決方案,以輔助神經(jīng)性疾病康復(fù),并計(jì)劃將解決方案拓展至物理治療、作業(yè)治療等康復(fù)訓(xùn)練全場(chǎng)景,通過(guò)全周期的腦電數(shù)據(jù)采集評(píng)估,為患者精準(zhǔn)化定制康復(fù)治療方案,目前公司累積試用患者已達(dá)一千多例。

難題,破解之道

從BCI目前的研發(fā)速度來(lái)看,如何騙取免疫細(xì)胞信任,不讓其自動(dòng)識(shí)別侵入物并形成疤痕組織;面對(duì)千億神經(jīng)元,少量電極如何實(shí)行精確監(jiān)測(cè)等仍是未解難題。

但一步接著一步,深積疾病數(shù)據(jù)庫(kù),以應(yīng)對(duì)腦疾病,推動(dòng)BCI技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展才是切實(shí)的可行之道。

在《未來(lái)簡(jiǎn)史》中,赫拉利還曾提到過(guò):“我們無(wú)法真正預(yù)測(cè)未來(lái),因?yàn)榭萍疾⒉粫?huì)帶來(lái)確定的結(jié)果。同樣的科技,也可能創(chuàng)造出非常不一樣的社會(huì)。”

醫(yī)療領(lǐng)域終究是嚴(yán)肅的。

在政策和資本的推動(dòng)下,若能持續(xù)研發(fā)腦機(jī)接口技術(shù),找尋技術(shù)突破口,或許當(dāng)前進(jìn)展緩慢,但我們?nèi)韵嘈旁擁?xiàng)技術(shù)將為腦疾病治療帶來(lái)微光。