专访中科院院士赵继宗:脑机接口尚处临床试验阶段 需解决芯片材料、伦理及安全等问题
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专访中科院院士赵继宗:脑机接口尚处临床试验阶段 需解决芯片材料、伦理及安全等问题

《科创板日报》6月4日讯(记者 李明明) 靠意念来指挥机器,曾是科幻片里的片段,在本次2023中关村论坛的展示区,《科创板日报》记者发现,不依赖于外周神经和肌肉的交流与控制通道,大脑与外部设备直接对接交流的场景已经出现。

该技术在专业领域被称为“脑机接口”,其发展已被写入国家的“十四五”规划。

在刚刚结束的中关村论坛“脑机接口创新发展论坛”平行论坛上,中国科学院院士、世界神经外科联盟执委赵继宗发表了《脑机接口医疗应用发展趋势》的主旨演讲,向公众介绍我国脑机接口的发展阶段和面临的问题,论坛结束后,赵院士接受了《科创板日报》记者的专访。

目前成功仅为个例 要为更多病人服务需要产业化

脑机接口是一种在大脑与外部设备之间建立直接联系的通信渠道。其信号来自中枢神经系统,传播中不依赖于外周的神经与肌肉系统。常用于辅助、增强、修复人体的感觉–运动功能,或提升人机交互能力。

赵继宗告诉《科创板日报》记者,目前无论国际还是国内,脑机接口技术在临床中仍属于试验阶段。未来在医疗上的应用主要在四个方向:

首先对意识障碍的患者,**通过脑机接口技术判断患者是否有清醒的可能**。

其次对脊髓损伤导致瘫痪的病人应用脑机接口技术,在损伤节段植入电刺激器,以电刺激器发出的信号促进病人行走。但这种应用方式仍需要刺激器,而不能直接用脑来控制。

第三,在信号采集方面,正常情况下人在手术过程中是麻醉状态,但现在可以通过 " 术中清醒 ",即把病人唤醒,进行更精准的大脑定位。以运动为例,过去只能判断大脑中控制手部运动的大致区域在哪,但通过术中清醒则可以精确到每个手指在哪。这样对将来的脑机接口电极位置放置提供了很好的基础。

最后一个研究方向就是中国汉字。相较而言,国外演示的意念打字打出的更多是表音文字,但中文是表义文字,属性不同。如何用意念打出方块字也是研究重点之一。

赵继宗指出,目前脑机接口技术已经在芯片、电极国产化等方面取得突破性进展,不过,临床试验仍然存在医学伦理以及生物相容性等问题。如何采用合适的材料,避免植入(目前脑机接口产品的技术路径主要分为植入式和非植入式)之后的各种生物学反应且并不影响有效性,这是个重要的技术难点,而中国所面临的这些问题和国际同行也是同步的。

“在上述这些领域,我们能够做的和国外一样好,但更重要的是,政府如何更好参与协调整个产学研用这条线,需要我们继续研究。”赵继宗如是说。

据当天论坛发布的《脑机接口创新与知识产权研究报告》(下称“报告”)显示,医疗健康领域是目前脑机接口技术最直接、最主要的应用领域,也是商业化程度最高的场景之一。

整体来看,资本市场目前对脑机接口技术的信心在不断增强。截至2023年4月,全球有1394起脑机接口相关融资事件,大部分为种子轮和A轮。

该技术何时能够出现大规模产业化?

赵继宗院士告诉《科创板日报》记者,目前无论是马斯克,还是瑞士等国内外的成功案例,其实仅为个例。个别病例、个别试验可能没有技术问题,但要为更多的病人服务就需要产业化。

赵继宗说,“所以重点是在芯片方面的基础研究,北脑(北京脑科学与类脑研究中心)提出了”两心一线“研究,另外如何跟产业结合到一起最后落地,这是我们下一步的方向。”。

在当天的中关村论坛上,工信部总工程师赵志国也表示,工信部将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向,加强脑机接口应用场景探索,加速推动脑机接口产业蓬勃发展。

还需解决伦理、安全等挑战

赵继宗院士在当天的论坛演讲和采访中,反复提及伦理性这一话题,确实,脑机接口所带来的安全风险以及伦理问题,一直以来也是学术界关注的重点。

脑机接口产业联盟科普与科技伦理工作组主席、首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师何江弘,在论坛上发布了《脑机接口伦理原则和治理建议书2023》。建议书一方面希望能促进脑机接口伦理治理体系在科研、临床和其他场景应用达成广泛共识,另一方面,希望引发更多相关方共同关注脑机接口并积极参与伦理共治。

脑机接口能代替人类思考吗?赵继宗院士告诉《科创板日报》记者,从理论上来说是可以的,从实际上说,还涉及哲学、法律问题。

赵继宗院士认为,针对侵入式脑机接口技术在医疗领域中的应用,应把安全放在首位。按照外科手术标准,,脑机接口设备可分为侵入式、非侵入式、半侵入式三种。侵入式和半侵入式,都需要在大脑中放置植入式设备,因而带有一定的风险和安全性问题。

他表示,“我希望脑机接口能为我们的病人,像瘫痪病人、偏瘫病人、癫痫病人、抑郁病人解决他们的痛苦。但是,试验过程中很重要的就是,要保证所用材料是安全的。只有病人安全问题解决后,才能谈到下一步。而且也不能只看短期,而是要通过几年的科学观察和试验,来证明材料的安全性。安全性不只是一个数据,需要将各种各样的数据拿出来,这需要大量时间”。

据《报告》显示,脑机接口在癫痫、帕金森、抑郁症等疾病治疗方面有明显优势,已成为国内外资本重点关注市场。神经疾病检测、康复、治疗和数字疗法的市场潜力被资本看好,相关领域多家外国公司融资进入C轮及以上,但数据量不足是脑机研究面临的挑战。

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值得期待的是,《报告》还指出,制造业、生物医学、材料学、电子学等多学科的发展,已为植入式电极制造奠定了良好基础,植入式神经微电极进入快速迭代创新阶段。基底材料更加多样化,从硅基扩展为玻璃基、金属基等材料。 微型化、柔性化和高通量成为热点研究方向。

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