項目團隊正在為受試者開展介入式腦機接口手術。受訪者供圖

在福建，一個因腦梗而偏癱的男人沒有配戴腦電帽，也不用再經過開顱手術，就能嘗試著實現他大腦裡的想法——慢慢抬起他原本無法動彈的左臂。

他只是坐在椅子上，集中所有注意力去想：我要抬胳膊，我要抬胳膊。這個想法曾在他腦子裡出現過無數次，都無法實現。大腦運動皮層這個“司令部”，原本通過百萬條神經纖維組成的“辦公網絡”下達指令，抵達肌肉“執行部門”時，隻需不到1秒。

但腦梗發生時，就像暴雨沖垮了通信基站，整個網絡陷入癱瘓。當血栓堵塞了大腦血管，缺氧的神經細胞會以每分鐘190萬個的速度死亡。“抬胳膊”的想法憋在大腦裡再也出不去了，直到科學家為這些念頭創造出一條新路。

這是全球第一例介入式腦機接口用於輔助人體患肢運動功能修復的試驗，近日由南開大學人工智能學院段峰教授團隊牽頭，聯合福建三博福能腦科醫院林志雄教授、福建省第二人民醫院吳成翰教授等人完成。

腦機接口，這種不依賴於外周神經和肌肉、而將大腦與外部設備直接連接的技術，為人類服務的嘗試並不新鮮。人類很早就發現了大腦活動時的神經元放電現象，而腦機接口的研究者爭相想要實現的，“就是看誰能採集更多、更精准的腦電信號數據，然后嘗試理解這些信號所對應的大腦指令”，高分子材料學博士孫瑜在其著作《第三層大腦》中總結道。

2012年，美國布朗大學將電極裝置放入一位癱瘓的女士大腦裡，採集她的想法，進而控制機械臂，把一杯咖啡送到她唇邊。這種手術需要開顱操作，因此被稱為“侵入式”腦機接口。

2014年巴西世界杯開幕式上，一位截癱少年在機械包裹下，用大腦操控“外骨骼”開出該賽事第一球。起作用的是戴在他頭上的用於採集電信號的腦電帽，因為電極不用進入使用者的身體，它被稱為“非侵入式”腦機接口。

受試者植入介入式腦機接口后，在設備輔助下實現自主抓握。受訪者供圖

介入式腦機接口是被放進大腦運動皮層周圍的血管裡。一方面，它能改進“非侵入式”腦機接口信號採集不准確的缺點——大腦的神經元和腦電帽之間隔著頭發、頭皮、頭骨數層，連頭皮出油也會影響採集的准確性﹔另一方面，它能避免侵入式腦機接口對頭骨的有創傷害——像一根固定的針，插進顫顫巍巍的豆腐一樣的大腦裡，一點運動都可能給大腦帶來損傷。

這次，主導介入式腦機接口試驗的段峰認為，這3種腦電信號的採集方式各有優劣，而介入式是更適合做患肢運動修復的一種腦機接口，它採集到的信號相對准確，又方便患者的日常活動。

在試驗中，醫生在患者頸部進行微創手術，將採集腦電信號的支架放入靜脈，送至大腦運動皮層周圍的血管內，再將一塊餅干大小的信號傳輸裝置埋入患者胸口皮下，患者體內的工作就完成了。

這種術式很早就應用於臨床，應用廣泛而成熟，例如心臟起搏器植入術，就是將電極導線經靜脈送入心臟。但大腦是個新的領地，段峰團隊為此做了幾年的動物實驗准備。

由於羊腦與人類大腦在解剖結構上較為相似，2022年，段峰團隊在羊腦內放入了介入式腦機接口，並成功採集到了腦電信號。在此之前，美國神經科技公司Synchron也完成了介入式腦機接口的動物羊實驗，驗証了其生物安全性。

2023年，段峰團隊又在猴腦內安裝了介入式腦機接口，使其能夠控制機械臂自主喂食。

2024年，他們進行了羊腦內介入式腦機接口的取出試驗，發現實驗動物沒有出現排異反應，在傳感器被取出后仍然健康。

在這之后，他們開始准備人類參與的臨床試驗。與大腦控制機械臂不同，這一次，他們打算讓患者自主地抬起手臂。

理想狀態下，支架在血管內撐開后，會通過一根極細的導線，將採集到的腦電信號輸送到受試者胸口的裝置裡，再無線傳輸給計算機。計算機將受試者大腦產生的抽象信號解讀出來，變成指令，再傳給功能性電刺激的設備。

在偏癱患者的康復訓練中，功能性電刺激是一種常用的療法。收不到信號的肌肉無法自主收縮，就只能通過外部電流叫醒它們，幫助患者完成抓握、行走等動作。

以往，康復師會給設備設定參數，輸出電流。現在，腦機接口能讓這個過程更智能、自主，由患者自己控制電刺激設備，把握電流輸出的時機、頻率，甚至強弱。

“自主”對於康復至關重要。人的大腦功能是可塑的，電刺激下的抬手，會在大腦皮層形成興奮痕跡，促進神經元的再生，閑置的腦區也可能接管受損區域的工作，幫助恢復原有的運動功能。如果運動意圖和電刺激的時機不匹配，形成新的條件反射和神經依賴的效果就會不盡如人意。

段峰團隊想要完成的，是一個“中樞-外周-中樞”的閉環反饋。這個想法想要落地，並不容易。

“找了30多家醫院，就找到了一個（同意做手術的醫院）。”段峰說，“介入手術本身屬於常規手術，並不大。（只是）咱們組合到一起，是一個全新的東西，沒有先例，誰也不敢動。”

段峰介紹，2024年年底，福建三博福能腦科醫院通過醫院倫理委員會的審核，同意提供手術支持。接下來的問題是招募合適的志願者。

受試志願者最好能滿足兩個條件：疾病有康復的希望，發病時間不能過長。“（中風）最佳的康復期是在6個月之內。”段峰團隊的博士生劉淦介紹道。

直到今年，試驗才匹配到了合適的志願者。他67歲，之前在照相館工作，因腦梗導致偏癱半年。在段峰團隊的研究生達揚的印象中，他不太愛說話，但心態樂觀，願意積極接受治療。

科研團隊為他配備了專業的康復師和心理咨詢師。南開大學社會學院社會心理學系教授、南開大學介入腦機與智能康復重點實驗室副主任周詳負責這部分工作，她認為，當病人處於身體病痛的非自然狀態，又面臨陌生的醫療技術時，全程的心理支持是非常必要的。

心理學也能在受試者進行運動想象時，幫助監測他是否受到情緒和認知的干擾，並及時調節和疏導。“如果心情好，腦電信號採集的准確率也會更高一些。如果他意志很消沉，大腦的活動就不強烈。”達揚說。

這一次，研究團隊在術前給受試者戴上腦電帽，採集他想象自己運動時的腦電信號，並和術后介入式腦機接口採集到的進行對比，發現后者的准確率更高。這意味著電刺激設備也更能讀懂大腦的意圖。

術后，這名受試者能夠通過設備輔助緩慢完成取藥、倒藥、放下藥瓶的動作。這次試驗僅針對上肢進行。大腦的運動皮層中，上肢神經所佔的區域最大，手臂的信號更豐富、更容易監測。而下肢涉及身體平衡等問題，研究和試驗都更為復雜。

據研究團隊介紹，介入式腦機接口設備在志願者體內保留了十幾天，未出現感染、血栓形成等情況，系統運行穩定，現已安全取出。

近年來，我國腦卒中（因腦部供血異常導致的急性腦損傷，分為腦梗和腦出血兩類——記者注）患病率呈上升趨勢，患者即使存活下來，也會留下不同程度的運動、感覺、言語、認知等功能障礙。

段峰帶領的研究者們正在准備下一批次的試驗，爭取為腦卒中后遺症、脊髓損傷、帕金森病、漸凍症等運動功能障礙患者提供全新的治療方式和康復希望。

今年，全國多家醫院開設腦機接口臨床研究病房，如首都醫科大學附屬北京天壇醫院、南方醫科大學珠江醫院等。國家醫保局3月發布的《神經系統類醫療服務價格項目立項指南》中，已專門為腦機接口新技術價格單獨立項。

患者們能夠動起來的那一天，正在一步步到來。

中青報·中青網記者 杜佳冰

2025年07月30日 06版

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