“用心架好大脑和机器间的桥”

本刊记者 崔晓萌

夜晚的北京脑科学与类脑研究所(下称“北京脑所”)仍然热闹,谢珏负责的脑机接口临床研究和神经解码团队正聚在一起,分析白天在医院收集到的患者数据,结合患者训练表现,研究第二天训练如何调整。白天陪患者训练,晚上分析数据,是这支团队独有的工作节奏。

毕业于北京大学生命科学专业,在美国攻读完神经科学博士学位后,谢珏加入北京脑所,随后加入由北京脑所孵化的企业芯智达,研究脑机接口4年。

4年间她参与“北脑一号”“北脑二号”的研发,见证了患者从无望到重新站起来,看到了科研带给家庭的希望和惊喜。

“85后”的她用两个词来总结她的科研青春:桥梁与韧性。

芯智达总经理助理、项目组合经理谢珏  本刊记者 崔晓萌I摄

用心架好这座桥

几年前,因家人突发脑疾病,谢珏陷入迷茫:“我研究了十几年的神经科学,到底能做什么?对家人、社会,有什么帮助?”

不久后,谢珏加入北京市智能脑机系统增强计划,投身脑机接口研究。她想架起两座桥:一座连接大脑与机器,另一座连接患者与外部世界,让患者重新拥有连接社会的可能。

随着“北脑一号”的落地,这座“桥”走向现实。

从去年到今年,这款脑机接口通过早期可行性临床研究,成功植入7例不同病症的患者体内,涵盖脊髓损伤、卒中、渐冻症等多种严重影响神经功能的疾病。

目前,全国多中心临床试验铺开,3例患者完成植入。接受采访的前一天,“北脑一号”脑机接口首次直播手术成功完成。谈及此,谢珏的语气略显轻快:“这个手术不开硬脑膜、不直接接触脑组织,只需要在颅骨开一个骨窗就能完成电极贴敷。”

在所有早期临床案例中,宣武医院的一位患者,让谢珏印象尤为深刻。

“他是胸腰段脊髓损伤导致的下肢瘫痪,加入我们临床研究前,已经卧床5年。”谢珏介绍说,常规康复治疗已经对患者失去效果,两侧下肢完全无法活动,被评定为完全性脊髓损伤,“对患者和他的家人来说,可能已经接受了‘再也站不起来’的命运”。

“但真的有奇迹!”谢珏称,患者接受了“脑脊接口”治疗方案——“北脑一号”与脊髓电刺激器联合植入,患者在术后6个月就改善至不完全性损伤。“出院那天,他能拄着拐杖自己走路,在室外能连续行走百米以上,甚至能独立上下坡。”

说起这一刻,谢珏掩不住兴奋,“这对我们、对康复医生来说,都是个意外之喜。它让我们意识到,那些我们曾经以为‘无药可救’‘无法改善’的患者,都有改善的可能”。

“北脑二号”智能脑机系统 (有线版)  本刊记者 崔晓萌I摄

“北脑二号”柔性电极 本刊记者 崔晓萌I摄

韧性,让技术落地有温度

技术的最终目的是为人服务,让技术从实验室走进临床,要靠长期坚守。

目前脑机接口的主流技术主要分非侵入式和侵入式两种,各有特点。非侵入式不用开颅,只需把电极贴在头皮上就能采集脑信号,安全、方便、易操作,但信号容易受干扰,精度也不够高。

另一种是侵入式和半侵入式技术。半侵入式是把片状电极贴在大脑皮层或脑膜表面,采集神经元群体的信号;侵入式则要把电极植入大脑皮层内部,捕捉单个神经元的细微信号。

从半侵入式到侵入式,信号质量和解码能力不断提高,但对人体的侵入性也更强,存在排异反应等现实难题。

“这是我们团队正在攻克的难题。”谢珏说。“北脑二号”是侵入式技术,其电极是比头发丝还细的柔软微丝,通过硬质针辅助植入大脑皮层后,拔出针,电极留在体内,微丝和大脑的贴合度高,能跟着大脑活动,减少机械摩擦,降低免疫反应和组织增生,以增强信号的长期稳定性。

从“北脑一号”到“北脑二号”并非技术迭代,而是适用于不同患者的技术。“北脑二号”解码能力更强,能为病情更重的肢体瘫痪患者提供帮助。

在采访过程中,谢珏多次提到“温度”。“不管技术多先进,最终要落到人身上,技术必须有温度、有人情味。”

推广脑机接口,难的不只是手术,还有术后长期持续的训练,需要患者、家属和科研团队一起坚持。谢珏解释:“不能指望一植入就立马恢复正常,所有进步都源于日复一日的坚持。”

术后,患者每天要像上班一样,坚持训练几小时,持续数月,团队会先专人指导,再教会患者和家属操作,让他们回家后也能继续练习。

“从无法活动到能做简单动作,从控制不好光标到操作越来越快,从拇指和食指能相触到重新找回身体控制感,改变在每次微小突破中。”谢珏说。

作为青年科研人员,当被问及业余爱好时,她说,真没有空闲时间,作为一家未来产业中的初创企业,和国际巨头相比面临起步晚、资源有限的困境,压力很大。但谈及未来,谢珏充满信心,她坚信中国脑机接口产业正迎来关键发展期。

谢珏说:“我们正一步步突破核心技术,推动产品拿到三类医疗器械注册证、走向临床,惠及更多家庭。”




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