依靠脑机接口，患者已经能表达出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好”等语言，实时解码准确率提升至52%。
撰文丨凌 骏
责编丨汪 航
昨日（20日），首都医科大学宣武医院宣布，在医院院长、国家神经疾病医学中心主任赵国光教授的带领下，成功为一名67岁的渐冻症患者完成了脑机接口植入，让失语的她恢复了一定的语言交流能力。
这是全球首例“无线植入式中文语言脑机接口”手术，也是继复旦大学附属中山医院、华山医院团队通过脑脊接口，成功让瘫痪者恢复一定的行动功能后，我国科学家在相关领域的又一大突破。
术后半个月，这名患者已能通过实时解码表达出语言，并展现出了语言恢复的潜力。“这一创新性成果，标志着脑机接口在语言功能恢复领域迈出关键一步，为因渐冻症、卒中等众多原因导致失语的患者，提供了全新的治疗方式。”宣武医院称。
患者正在接受语言解码训练，图源：宣武医院微信公众号
新的世界纪录
此次使用的脑机接口系统，是由北京脑科学与类脑研究所，及其牵头成立的北京芯智达公司共同研发的“北脑一号”。早在去年年初，团队就表示正在积极开展研究者发起的临床研究，目标是运动与语言障碍的功能替代与康复等。
而这名67岁的患者，也成为了研究的第一位“失语受试者”。2023年，她在宣武医院被诊断为渐冻症，随着疾病进展出现了极重度构音障碍，与外界的语言沟通严重受限。
作为一种持续进展、不可逆的神经系统退行性疾病，渐冻症患者将逐渐失去语言及肢体功能，目前没有有效的治疗手段。脑机接口，也成了她恢复交流能力的最大希望。
“语言”脑机接口，通俗而言是要提前定位出患者的语言功能区，通过植入脑机芯片提取他们“内心所想”。虽然患者无法开口说话，但实时采集的神经信号随后传导至外部设备，并解码产生对应的文字。
手术于3月5日进行，在神经外科手术机器人辅助下，赵国光率队采取了半侵入脑机技术路径，将含有128个通道的高密度电极放入患者的硬脑膜外。
赵国光团队开展全球首例无线植入式中文语言脑机接口手术，图源：宣武医院微信公众号
植入大脑的柔性电极用于采集语言信号，同时，赵国光团队还在患者颅骨表面嵌入了硬币大小的主控与信号传输装置，以实现无线供电与信号传输。术中测试及术后开机均显示，信号采集质量良好。
据宣武医院介绍，术后第9天，患者开始接受语言的解码训练。结果显示，仅经过3小时的训练，她试图表达62个常用字词时，实时解码准确率已达34%。
目前，依靠脑机接口“翻译”，她已经能表达出“我要喝水”“我要吃饭”“今天心情很好”等语言，实时解码准确率提升至52%。此外，在具备简单语言交流能力的基础上，患者还展现出显著的语言恢复潜力。
值得一提的是，“北脑一号”针对“瘫痪者”的临床研究也在早些时候完成。2月27日，北京大学第一医院神经外科主任伊志强主刀，为一名四肢瘫痪的患者植入了该系统。
与“宣武患者”不同，在北大一院，“北脑一号”采集了患者的运动信号，经无线传输后，外部机械臂收到了来自患者大脑的实时指令，帮他“拿起了水壶”“把水倒入杯子”“将杯子举到嘴边”......
而在昨日，“北脑一号”的第三例植入手术也在北京天坛医院顺利完成，患者恢复情况良好。
北京脑科学与类脑研究所所长罗敏敏在接受采访时表示，“‘北脑一号’成功植入3位患者的大脑皮层，标志着中国自研无线皮层脑机接口，植入人脑的通道数破世界纪录。”
有望实现“上万汉字实时解码”
这不是学界第一次尝试运用脑机接口技术，让“失语者”重建语言交流功能。
2021年7月，加州大学旧金山分校神经外科Edward Chang教授团队就通过脑机接口技术，帮助一位瘫痪超过15年的男子恢复了“说话”能力，当时平均每分钟可实时解码15.2个单词，准确率约74%。
2023年8月23日，Edward Chang教授团队更进一步，发表于《自然》的研究显示，联合脑接机口与AI，另一位患者的语言不仅以文字方式呈现，AI替身还会帮她发出声音，并展示微笑、嘟嘴、悲伤等表情。
患者与AI替身互动，图源：《自然》
从结果而言，Edward Chang教授团队的工作，实现了更为复杂、多分类任务的“组合翻译”，但这也意味着他们难以通过“无线”的方式来实现。试验中，患者脑部会伸出一根“电线”，与外部设备相连接。
而“北脑一号”采用的则是128通道电极、无线传输的脑机接口系统。
运用类似技术路径，但采用硬膜下植入薄膜电极阵列的微灵医疗，目前正在申报临床研究伦理批件。微灵医疗创始人、中科院深圳先进技术研究院正高级工程师李骁健对“医学界”介绍，“受限于功耗和传输带宽，目前的无线系统，还无法做到更高通量的信号采集、传输和解码。”
“但需要注意的是，一方面，无论能解码、传递出多复杂的信号，只要患者头顶还长出‘电线’，脑机接口就无法真正落地临床治疗。”
另一方面，医用脑机接口还依赖专业人士辅导下的大量使用训练、医疗护理等一系列后期维护成本。“因此，越是复杂的系统，脱离实验室回归日常使用，可能性也越低。”李骁健说。
不仅是“无线”和“有线”的选择，芯片植入大脑的部位，也是业内持续探索的方向之一。此次“北脑一号”植入了患者的大脑硬膜外，不直接接触脑组织。相比硬膜内的植入，理论上会牺牲信号采集量，但由于减少了“侵入性”，也可能拥有更可控的长期安全性。
据团队介绍，临床实践数据显示，“北脑一号”的单字解码时延小于100毫秒，为当前国际最高水平。未来，除了通过训练进一步提升解码能力，解码有限字集还将扩展至开放字集，预计将实现上万汉字的实时解码，实现更自然、更流畅的语言交流。
在失语者的临床应用上，李骁健对“医学界”形容道，“最终大家想实现的目标，大体相当于‘一位普通英语水平的中国人，用英语和外国人交流’”。
值得一提的是，据罗敏敏公开介绍，“北脑二号”也有望在今年升级为“无线版”，制作原型机并开展大动物实验。在此前的动物实验中，“北脑二号”全球首次实现猕猴通过意念控制，对二维运动目标的脑控拦截。
2030年实现全面临床应用
从让瘫痪者站立，到让失语者“说话”，近年来国内脑机接口领域接连实现一系列临床突破，“这些成果，很大程度也代表了医用植入式脑机接口技术短、中期内的发展方向。”李骁健对“医学界”分析。
“早期，受到国际新技术，尤其是以马斯克Neuralink公司为代表的‘高端科技炒作’影响，在国内相关领域，大家更多把脑机接口视作一种‘高端科研设备’，拼硬件、拼部件技术。”
“这几年业内开始逐渐意识到，不需要过分追求低成熟度的‘顶级’技术，要先在简单、实用的临床场景上作出突破。”李骁健说，“针对不同疾病，找到最具有收益风险比的技术路径，以及相对应的训练方式，才是医用脑机接口目前合适的发展路径。”
不仅仅是技术探索，在政策端，关于脑机接口发展的支持政策也接连落地。
今年年初，北京市、上海市科委陆续发布“脑机接口行动方案”，强调到2027年，要产出一批重大原创性成果。上海市科委更是提出，2030年前，上海要实现脑机接口产品全面临床应用。
而在3月12日，国家医保局发布《神经系统医疗服务价格项目立项指南》，专门为脑机接口新技术单独立项，其中针对侵入式脑机接口，专门设立了“侵入式脑机接口置入费”“侵入式脑机接口取出费”等价格项目。
这也意味着，一旦脑机接口技术成熟，快速进入临床应用的收费路径已经铺好。“北脑一号”系统则最快有望在年底通过申报，正式进入临床试验阶段。
据了解，自2022年宣武医院进行脑机接口临床试验起，至今已有数十例患者接受了脑机接口的微创植入，涉及多种重大脑神经系统疾病，尚无受试者发生并发症和排斥反应。
赵国光此前在接受采访时表示，脑机接口技术的应用不应局限于某种单一病种，“它在渐冻症、脑卒中后遗症、阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等脑重大疾病、神经变性疾病的治疗上还有更多有待思考的应用空间。”
参考文献：
1.宣医新闻|被听见的思绪：脑机接口重启冻结的声音——实现首例！渐冻症失语患者通过无线植入式脑机接口实现中文语言实时解码，
https://mp.weixin.qq.com/s/QPJuPAmCAcoJmj34aXpmDQ
2.脑控机械臂、让机器“说话”，“北脑一号”进入临床验证阶段，
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1827116130516521114&wfr=spider&for=pc
3.2025，脑机接口应用关键之年，
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_30443901
来源：医学界
校对：臧恒佳
编辑：张金金
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