近日，我国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验成功开展，标志着中国在侵入式脑机接口技术上，成为继美国之后全球第二个进入临床试验阶段的国家。
该项研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心赵郑拓研究组、李雪研究组，联合复旦大学附属华山医院吴劲松、路俊锋团队，以及相关企业合作开展。
该临床试验的受试者是一名因高压电事故导致四肢截肢的37岁男性。今年3月，受试者的大脑植入该脑机接口设备，仅用2—3周的适应性训练，他便可以通过意念控制触摸板在电脑上下象棋、玩赛车游戏等，达到了跟常人控制电脑触摸板相近的水平。
中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明说，全球脑机接口的研究已开展近30年，其中一类就是把电极插入病患大脑的某个区域进行治疗，但往往要在患者头上套一个笨重的大“钢盔”，才能实现大脑与外界的连通。
赵郑拓说，他们研发的神经电极横截面积小、柔性大，降低了对脑组织的损伤。该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间稳定在体内采集神经信号的能力。
这项成果也实现了“手术友好”，该中心研制的植入体直径26毫米、厚度不到6毫米。路俊锋说，只需要在大脑运动皮层上方的颅骨上“打薄”出一块硬币大小的凹槽用以镶嵌设备，再在凹槽中打一个5毫米的穿刺孔，用钨针将两根像轻薄丝带一样的超柔性神经电极从穿刺孔“埋入”脑组织中，相当于神经外科的微创手术，整个植入过程耗时20—30分钟。
为什么要将超柔性神经电极深入脑区？路俊锋说：“如果将大脑比作一个多层看台的体育场，超柔性神经电极就像收集观众声音的麦克风，只有将麦克风深入观众当中，靠得足够近，才能精准地采集声音信号。”
脑机接口设备植入后，能否实时读取脑神经信号并完成运动解码，是脑机接口技术的关键环节。赵郑拓研究组介绍，该系统需在十几毫秒窗口期内完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程。赵郑拓研究组实现了神经解码器的动态优化，实现了实时在线运动解码。
精准定位和植入是整个手术成功的关键。在为受试者进行手术前，路俊锋团队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，路俊锋团队借助高精度导航系统，在唤醒手术下将超柔性神经电极植入受试者大脑的运动皮层指定区域，整个手术过程精确到毫米级别，最大限度地保证了安全性和有效性。
下一步，项目团队会尝试让受试者使用机械臂，让他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。后续还将涉及对复杂物理外设进行控制，例如对机器狗、具身智能机器人等智能代理设备的控制。
作者：本报记者 黄晓慧 吴月辉
