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脑机接口在医疗领域应用“钱景”巨大,仍有问题亟待解决

尹云肖 2019-08-30 2094 0

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随着科技和医疗技术的发展,脑科学研究成为国际之间竞逐的发展目标,从而带动了脑控、控脑和仿脑等技术的快速发展。脑机接口可以实现大脑与外界直接双向通讯的信息交互技术,不仅是大脑神经调控的重要工具,也成为脑控与控脑技术实现的基础。本文将讨论脑机接口技术在医疗领域的应用及其面临的相关问题。

摘要:随着科技和医疗技术的发展,脑科学研究成为国际之间竞逐的发展目标,从而带动了脑控、控脑和仿脑等技术的快速发展。脑机接口可以实现大脑与外界直接双向通讯的信息交互技术,不仅是大脑神经调控的重要工具,也成为脑控与控脑技术实现的基础。本文将讨论脑机接口技术在医疗领域的应用及其面临的相关问题。

早年间,人们就有采集大脑思维的活动信号实现与控制外界设备或交互的想法。如1924年德国精神病学家伯格记录了其子脑电信号,并于1929年发表了论文,这是最早的脑电图理论。但由于当时人们对神经科学知之甚少,相关模式识别和信号处理等技术水平有限,当时人们认知水平还处于较为保守的阶段,所以并没有引起太大轰动,一直进展缓慢。从20世纪70年代开始,计算机技术飞速发展,人们对脑神经系统有了重新的认知,从而带动了脑机接口技术的进步。目前脑机接口已然成为计算机和神经学技术领域的热点研究方向。

脑机接口技术初步尝试商业化应用

人类将脑机接口技术应用在医疗是在上世纪60年代,英国一位医生使用当时非常前沿的脑电波技术帮助癫痫病人做了手术,在病人大脑内放入电极,使其贴近脑皮层,从而得到清晰的神经活动。之后美国公司Neural Signals为记录人脑神经活动,开始尝试对人脑中植入微电极记录运动区的神经细胞放电;明尼苏达州大学Bin He教授实验室演示脑电遥控无人机飞行,利用人的意念控制无人机;2014年一位被截肢的残疾人在巴西世界杯的开幕式上用脑机接口技术和机械外骨骼开出第一球,吸引了全世界的瞩目。近年来,脑机接口一步步刷着存在感,也成为众多资本大佬和科技公司看好的方向之一,越来越多的风险资本开始进入这个神秘的领域进行布局。

2017年火星狂人埃隆马斯克宣布成立脑机接口公司Neuralink,同年,Facebook也宣布成立脑机接口研究团队,开始研究“意念打字”项目。这些商业大咖入局原因是对未来科技的独到判断和人类对未知领域的挑战欲望。不过即便入局者甚多,如何商业化是研究脑机接口公司面临的最大难题。

对于脑机接口在医疗领域上的应用而言,患者如何快速的学习控制轮椅、假肢等都急需解决。而且除了技术、应用整体的解决方案之外,销售渠道、产品的价格等也是决定商业化道路顺畅的关键所在。美国Brain Co公司则率先踏出了第一步,其公司研发的产品Brain Co赋思头环,早在2018年12月份就已经已经正式进入了商业化销售阶段。

脑机接口技术在医疗领域的应用前景

脑机接口技术在医疗方向的应用前景较为广泛,它能够帮助一些身体残疾患者与建立一座与外界交互的桥梁,可以实现康复训练、控制假肢和轮椅等功能。

康复训练

据统计数据显示,目前我国脑卒中患者接近3000万,年均新增患者人数超过200万,除卒中患者需要接受康复训练以外,还有老年人、残疾人,每年新增人数在500万左右,可见市场潜力之大。而传统的康复方式,大多比较被动,无法唤醒患者强烈的运动意念且容易产生疲劳,无法达到理想中的训练效果,治愈率低于50%。

西安交通大学的研究团队设计了一套名为“脑控人机交互及康复训练系统”,系统利用脑机接口技术,是实现一种新型脑控康复方式。利用这套训练系统 ,可以帮助训练人员更好的监控训练的强度及效果 ,根据反馈调整训练计划。此外 ,这种通过大脑运动想象的方式进行训练也有助于神经功能的代偿与恢复。临床试验表明,使用该脑控康复系统的患者康复效果明显优于传统康复训练患者。

智能假肢

对于现在的残疾人来说,一般都会配备相应的假肢,但这些假肢大多具有固定结构,无法完全实现原有肢体的基本功能。脑机接口技术的出现有望改变这种现象,将假肢与患者的大脑连接起来,通过一段时间的训练即可进行自主控制。哈佛研究团队针对残疾人智能假肢成立了BrainRobotics公益项目,该项目致力于帮助残疾人实现用意念控制假肢,使其实现与原有肢体无异的功能。

其他应用

美国一家公司开发了一款用于治疗神经障碍的植入式设备,该装置能够及时识别大脑活动,当发生异常时,该装置会自动发送脉冲来抵消癫痫等神经障碍等疾病的发作。对于意识障碍的植物人,脑机接口技术可以帮助完成检测意识,已完成辅助量表评估等任务。此外,将脑机接口系统集成在护理床、轮椅或家电中,能够实现对外部设备的脑控,有效提高残疾或老年人的自理能力。

脑机接口技术存在的问题

近年来脑机接口技术迅速发展,出现了许多医疗产品,但成型的产品都是非常基础的,侵入式的先进产品大多处于实验阶段,距离临床仍有许多问题亟需解决,主要包括技术、伦理和如何商业化等问题。

脑机接口主要面临的技术问题是信号的采集和处理,非侵入方式获取的脑电信号质量较差,容易受到外界干扰,而侵入方式获取信号,容易引起免疫排斥现象,一旦植入芯片将不能随意调整,现阶段侵入式的进展都是在动物大脑完成的,在人脑上的效果还难以断定。脑机接口技术应用发展的同时也带来伦理问题,如果脑机接口设备探测到关于人们隐私的想法该如何保护,还有如果探测到一些伤害或对社会造成威胁的想法,即使没有实施,是否该采取相应措施,未来我们是否要为自己的想法负责?商业化应用是我们未来的终极目标,但脑机接口的医疗设备是直接作用在人的身上,因此监管部门对其上市的审批肯定会异常谨慎。

总结

现阶段,脑机接口技术还处在初级阶段,距离医学上的临床应用还需要解决许多问题,但随着人们对大脑的了解与技术的进步,未来脑机接口在医疗领域的应用“钱景”巨大,相信未来一定很精彩。

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