近些年，国内外研究学者对脑机接口未来场景应用展开了不少探索。那些以前只在科幻电影里出现的意念打字、隔空取物等场景，说不定有朝一日能成为现实。

“脑机接口是在人或动物脑与外部设备间创建的直接连接通路，以实现脑与设备的信息交换与控制。”在2024年于成都举办的“科学与中国-2024创新发展论坛”上，中国科学院院士、国家神经系统疾病临床医学研究中心主任赵继宗就曾围绕“脑机接口临床研究”这一主题，介绍了脑机接口定义、发展历程、作用和临床试验相关案例。

他认为，研究脑机接口技术，就像跑一场“马拉松”，要做好打持久战的准备。“我们国家对于这一领域的研究，更是要发挥优势，加强‘政、产、学、研、医’的通力合作，而临床神经科学理应成为脑机接口临床转化的主力军。”

为神经系统疾病诊治另辟蹊径

1973年，“脑机接口”这一概念被一位计算机专家雅克·维达尔提出。进入21世纪后，随着脑科学研究的不断深入，以及各个国家“脑计划”的开展，这一技术更是“突飞猛进”，并逐步开始应用于临床试验。

脑机接口，其实就是在大脑与外部设备之间建立起直接联系的通信渠道。具体而言，大脑在活动时，不同的部位会发出不同的电波，而这些脑电波可以被特殊的电极装备被收集起来，然后利用内置芯片对其进行转化成信号，传输到脑外的设备上。

赵继宗介绍，目前脑机接口有三种应用方式。现阶段研究较为成熟的，是非侵入式脑机接口，即通过头戴设备记录解读脑信息。此外还有侵入式和半侵入式，都需对脑部微创手术，将电极植入颅骨内、大脑皮层外。

脑机接口极具应用前景。数据显示，当前全球超过1/3的人口都受到神经系统疾病的困扰，包括中风、婴儿脑损伤、痴呆症、癫痫、孤独症等，而这些疾病都存在着“难、惑、缠、负”的特点，即治愈困难、病因欠清、后遗症粘缠、负担沉重。

“而脑机接口技术，有望为这些疾病的诊治另辟蹊径，发挥替代、恢复、增强、补充脑功能的作用。”赵继宗举例，脑机接口可帮助偏瘫患者恢复运动功能，帮助因肌萎缩侧索硬化症导致失语的患者重获表达能力，对抑郁症开展试验研究等。

近些年，我国神经医学领域的研究人员在脑机接口技术方面，也进行了不少的探索。

首都医科大学附属北京天坛医院的医生团队曾开展脊髓损伤硬脊膜外电极刺激术，即在脊髓损伤致瘫患者的脊髓损伤节段两侧，植入电刺激器，通过电刺激器发出信号促进患者行走，并取得初步临床经验。

“我们下一步要做的，是能让意念指挥瘫痪患者自由行走。”赵继宗说，将电极植入脑中，连接刺激器，通过大脑控制刺激器，实现脑-脊髓接口，使脊髓损伤截瘫的患者恢复肢体运动功能，实现真正意义上的脑机接口。

在术中的唤醒麻醉过程中，脑机接口临床研究发挥重要的作用。天坛医院的医生团队在手术中唤醒病人，利用术中皮层电刺激技术，定位肢体运动、语言、视觉等大脑功能区，可保证在为患者切除肿瘤时不损伤到患者脑功能，同时获得更精准的各脑功能区及其脑网络。

有趣的是，研究者利用该技术，在验证脑语言区不同语种的定位时发现，相比较英文和日语的功能区，汉语的功能区的位置更靠近视觉控制区域。赵继宗解释，这是因为中文为表意文字，通过图形符号来表示语素，与视觉图像上识别联系较紧密，而国外的文字多为表音文字。研究者们还展开合作，针对汉字方正结构特点，探索书写运动轨迹解码技术，开展隐蔽汉语言通讯脑机接口系统研究。

需多学科共同努力的前沿技术

报告中，赵继宗不断强调，脑机接口技术尚处于临床试验阶段，其发展、应用面临着诸多挑战。

“首先脑研究还有很多未知的问题，脑机接口技术的进步，有待于我们对大脑工作原理的不断认识。”赵继宗表示，未来脑研究要继续探索脑神经信号的生成和传递过程，从而更精确地解析大脑工作原理。

技术方面，对高性能脑机接口芯片的研发也很关键。“即要保证电极长期安全地采集高精度的脑电信号，并降低人脑排斥反应。”赵继宗讲到。

同时，脑机接口不仅要实现“从脑到机”，即将脑信号转换成意图运动指令，同时还要“从机到脑”，将与外部有交互的设备所捕捉到的信息，传递给大脑。这样的“双向”脑机接口，不仅能让患者获得对外部环境的感知，还可以作出相应的反馈。

综上可见，脑机接口绝不只是一个学科能单独完成的技术，它涉及了信息科学、计算机、材料科学、脑科学、临床医学等多个研究领域。

赵继宗解释，大脑医学机理的研究，需要神经科方面的研究者负责揭示，而脑机接口设备所运用的高效、精准的数据处理和传输技术，则需要计算机相关专业人士的努力。植入脑中的设备，如何具有生物相容性，极大限度地保证使用者的安全，也是一道有待材料专家攻破的难题。

同时，他也指出，国内脑机接口技术的发展，更要加强“政、产、学、研、医”的通力合作，临床神经科学理应成为脑机接口临床转化的主力军。

除了技术难关，脑机接口治疗疾病还涉及到伦理难题，包括患者的知情同意、隐私保护等，植入式脑机接口的安全性尤为重要。

赵继宗表示，如何合理应用脑机接口技术，使患者得到的收益大于伤害，且尽力使伤害最小化，还需深入探讨。

在国外，也有不少脑机接口试验案例，但都并未完全“成熟”。例如，今年，美国企业家埃隆·马斯克旗下的脑机公司进行了首例脑机接口人体试验，但几个月后，植入的一些接线就出现了脱落的情况，导致所捕获的大脑数据量减少。

“所以脑机接口的探索一直在路上。”赵继宗说，各个国家的研究人员都同在一条跑道上，进行着一场终点未知的马拉松。“毕竟这是一项处于科技前沿、且有赖于多学科合作的技术。一定不能怀着‘我今年开始着手，明年发论文，后年就临床试验成功’的心态，要作好打持久战的准备。”

赵继宗院士。2024创新发展论坛主办方供图