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近日，腦機接口公司Synchron 宣布植入Stentrode腦機接口的肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)的患者Philip O'Keefe，首次通過 BCI 直接在社交媒體Twitter上發(fā)消息，成為第一個在社交媒體上直接向全世界傳遞信息的人。

“Hello word！” Synchron 首席執(zhí)行官Thomas Oxley在推特上寫道，“簡短的推文,巨大的進步。”對于這項技術(shù)來說，這是一個具有象征意義的時刻，它可以為癱瘓的人打開與世界保持聯(lián)系的大門。

62歲的Philip O'Keefe是一位“漸凍癥狀”患者，當他使用Stentrode腦機接口發(fā)送“Hello World”信息時，他成功地轉(zhuǎn)變了他的直接思維并通過Twitter發(fā)信息。這是一次通過“意念”來控制操作，無需通過手操作。

Philip O'Keefe說：“當我第一次聽說Stentrode技術(shù)時，我就知道它能給我帶來多大的獨立性。這個系統(tǒng)是令人驚訝的，就像學(xué)騎自行車一樣——需要練習(xí)，但一旦你開始滾動，它就會變得自然。現(xiàn)在，我只想在電腦上點擊我想點擊的地方，就可以完成發(fā)電子郵件、銀行，購物等日常操作，比如通過Twitter向全世界傳遞信息。

Philip O'Keefe于2020年4月接受了血管內(nèi)Stentrode腦機接口支架植入手術(shù)，此前因為肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)導(dǎo)致的進行性癱瘓使他無法從事與工作相關(guān)或其他獨立活動。

現(xiàn)在Philip O'Keefe在植入Stentrode后，可以在Twitter向全世界傳遞信息，此后通過不斷學(xué)習(xí)和練習(xí)，Philip O'Keefe將可以一直使用這個系統(tǒng)（Stentrode）與家人重新建立聯(lián)系，并且與商業(yè)伙伴、同事等繼續(xù)電子郵件交流，并積極參與他的咨詢和其他商業(yè)項目。

Philip O'Keefe用“HelloWorldBCI”這個標簽接管了Synchron首席執(zhí)行官Thomas Oxley博士的推特。Philip O'Keefe的目標是與世界分享他重新獲得獨立的經(jīng)驗，并為未來提供靈感。最后在推特上發(fā)布““我的希望是，我正在為人們通過思想來推特鋪平道路。”

Synchron 首席執(zhí)行官Thomas Oxley表示：這些有趣的推文實際上是植入式腦機接口領(lǐng)域的一個重要時刻，我們期待著在美國市場第一個推廣我們的腦機接口Stentrode。

專注于腦機接口研發(fā)的Synchron ，被稱為是馬斯克最大的對手。此前它研發(fā)的Stentrode運動神經(jīng)假體已經(jīng)獲得FDA臨床研究性器械豁免(Investigational Device Exemption ，IDE)批準。

Stentrode由一個微小的支架組成，支架在血管內(nèi)擴張以將其固定到位；然后在其上安裝 16 個微型傳感器以獲取大腦活動，與傳統(tǒng)腦血管支架非常相似。該設(shè)備是迄今為止唯一不需要開腦手術(shù)的植入式腦機接口。

它通過頸部 2 毫米的切口被放置在頸靜脈內(nèi)，通過靜脈血流被輸送到大腦運動皮層，在那里它擴張并停留在血管壁，通過嵌入式傳感器來獲取大腦信號，并傳遞給植入在胸部的BrainPort 接收器，再由接收器通過藍牙把信號傳給智能手機、平板電腦或計算機，將大腦信號轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序上的操作，用于短信、發(fā)送電子郵件、銀行業(yè)務(wù)和購物。

早在去年10月，Synchron就成功地進行了人體研究，將其發(fā)明的腦機裝置植入了兩位漸凍癥患者的身體內(nèi)。植入后，這兩位患者成功地通過這套腦機接口進行了發(fā)短信、發(fā)送電子郵件、購物和操作網(wǎng)上銀行業(yè)務(wù)日常活動。通過眼動儀以及腦機，兩位患者還成功地操作了Window 10，點擊準確率達到了90%以上，并且每分鐘可以打14個和20個字符。

未來Stentrode的干預(yù)性神經(jīng)調(diào)節(jié)應(yīng)用可能包括從血管內(nèi)診斷和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力，包括帕金森氏病，癲癇，抑郁癥和高血壓。

據(jù)了解，在2020年全球腦機接口市場規(guī)模就已經(jīng)達到了14.6億元，預(yù)計2026年將達到27億元，年復(fù)合增長率為12.4％。其中北美地區(qū)是全球最大市場，占總市場份額超過6成。

目前全球大概有5000萬人罹患癲癇，其中至少有300萬人會因此癱瘓；我國殘疾人總人數(shù)約為8300萬人，涉及7000多萬個家庭，2.6億人口，而癱瘓病人所屬的一二級重度殘疾約為2500萬人，占30%；在發(fā)達國家中，大概有3000萬患者對于無需雙手、直接利用大腦信號來控制智能設(shè)備的產(chǎn)品有著未被滿足的市場需求，未來市場前景廣闊。

近年來，腦機接口（BCI）研究吸引了越來越多科研機構(gòu)和科技企業(yè)的興趣，也相繼出現(xiàn)了很多令人矚目的技術(shù)成果，如馬斯克的腦機接口公司 Neuralink 先后在豬、猴子等體內(nèi)植入腦機接口設(shè)備、斯坦福大學(xué)腦機接口設(shè)備讓癱瘓患者實現(xiàn)“意念寫字”等。下面我們簡單介紹一下幾款腦機接口設(shè)備。

FDA突破性設(shè)備批準MoveAgain 腦機接口

11月16日，全球腦機接口技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Blackrock Neurotech 宣布其開創(chuàng)性腦機接口（BCI）設(shè)備MoveAgain已被FDA授予突破性設(shè)備。據(jù)悉，MoveAgain作為首創(chuàng)的腦機接口技術(shù)，可以讓無法移動的患者只需通過思考即可控制鼠標光標、鍵盤、移動設(shè)備/平板電腦、輪椅或假肢設(shè)備。

據(jù)悉，經(jīng)過十多年的技術(shù)研發(fā)，Blackrock已經(jīng)與數(shù)百家世界領(lǐng)先的研究機構(gòu)和20多個臨床合作中心達成合作關(guān)系，并在人類 BCI 應(yīng)用中實現(xiàn)了多個“第一”，如第一個為四肢癱瘓患者提供直接從大腦和用大腦控制機器人肢體的能力；第一個讓ALS（肌萎縮側(cè)索硬化）患者通過思想控制聽覺拼寫器從而進行交流。

公開資料顯示，目前全球有30名患者在大腦中裝有BCI，其中28名患者使用了 Blackrock 的技術(shù)。其中，第一臺 Blackrock的BCI設(shè)備在十五年前植入的，目前Blackrock已經(jīng)開發(fā)推出了多款用于神經(jīng)治療的醫(yī)療設(shè)備，包括各種神經(jīng)接口（電極）、生物相容性材料和可植入電子設(shè)備，以有效適用應(yīng)用端的電極、植入物、數(shù)據(jù)管理、小型化、無線通信和人工智能等解決方案的組件。

幫助中風(fēng)患者康復(fù)

美國圣路易斯華盛頓大學(xué)的初創(chuàng)公司 Neurolutions推出的 IpsiHand 上肢康復(fù)系統(tǒng)，于今年4月獲得了FDA 授予的市場授權(quán)。這款設(shè)備用于 18 歲及以上患者的中風(fēng)后治療方案，是第一個獲得機構(gòu)批準的非侵入性腦機接口設(shè)備。

IpsiHand 系統(tǒng)包括一個帶有電極的頭盔，用于記錄不受中風(fēng)影響一側(cè)的大腦活動。這些數(shù)據(jù)會發(fā)送到平板電腦以確定預(yù)期的肌肉運動，然后平板電腦發(fā)送信號來移動手部支架。

系統(tǒng)旨在幫助手、腕和手臂受傷的中風(fēng)患者重新學(xué)習(xí)如何抓握物體并增強他們的抓握能力。一項臨床研究表明，所有患者在使用設(shè)備 12 周后，運動功能均有所改善。設(shè)備可在醫(yī)生開具處方后在診所或家中使用，Neurolutions 正準備將其推向市場。

猴子用大腦隔空玩游戲

埃隆·馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink開發(fā)的腦機接口設(shè)備于2020年7月獲得了FDA的突破性設(shè)備認定，今年獲得許可進行人體實驗。這款設(shè)備類似一個硬幣，將在頭骨上制造一個直徑約一英寸的洞，連同電池、藍牙、導(dǎo)電充電器和電極一同植入進大腦的運動皮層。從外觀完全無法看出設(shè)備的存在。

這款設(shè)備先是被植入到了豬上，Neuralink傳回的數(shù)據(jù)準確預(yù)測了豬在跑步機上落下蹄子的位置。隨后Neuralink又公開了一段猴子玩游戲的視頻。在視頻中，猴子首先學(xué)會了如何使用操縱桿點擊屏幕上的方塊，獎勵是通過吸管送來的香蕉冰沙。最后猴子通過“Link”設(shè)備，和游戲機實現(xiàn)了腦機交互，能夠在不觸動操縱桿的情況下將光標移動到他想要的位置。

據(jù)馬斯克的創(chuàng)想，這款設(shè)備未來可能不光用于醫(yī)療，還會應(yīng)用在各種腦機交互場景中。

最自然的仿生手臂

2021年9月1日媒體報道，美國克利夫蘭診所的研究人員開發(fā)出了首個具備直觀運動控制、觸覺反饋、運動感覺三種重要功能的仿生手臂。這款手臂使用了腦機接口技術(shù)，通過佩戴者的意念控制，堪稱讀心術(shù)！

與大多數(shù)腦機接口只在一個方向運行不同，雙向的腦機接口讓這款仿生手臂能夠實現(xiàn)大腦信號的發(fā)出和機械裝置信息的傳回。

仿生手臂通過神經(jīng)機器接口與佩戴者的四肢神經(jīng)相連，患者的神經(jīng)沖動從他們的大腦發(fā)送到假肢，當假肢移動時，設(shè)備會激活假肢上方連接的皮膚和肌肉中的感覺受體，然后將這些神經(jīng)信號傳遞給大腦，幫助患者“感受”手臂的運動。

根據(jù)受試者的反饋，在控制手臂時他們只要動用感覺，發(fā)起意念，就可以移動手臂完成動作，在接觸到物體時，物體的觸感、溫度、手掌抓握的壓力立刻傳遞回來，就像重新擁有了一個完整的手臂一樣，他們可以輕松的拿起帶吸管的水杯，而不用擔心用力過大把飲料擠出來，也不用依靠視覺去調(diào)節(jié)動作，機械手臂傳回的運動感可以實時告訴他們的大腦，手臂正處于什么樣的動作中。運動感也是讓動作變得自然的最關(guān)鍵的一環(huán)。

幫助脊柱損傷患者

去年，美國私營非盈利性科技公司Battelle 和俄亥俄州立大學(xué)的研究人員首次推出了他們自己的雙向腦機接口系統(tǒng) BrainSTORMS。這項技術(shù)可以將大腦與先前因嚴重脊髓損傷或其他神經(jīng)損傷而切斷的肌肉重新連接起來。

他們在一名完全脊髓損傷的患者腦中控制自主運動的區(qū)域植入了一個約 4 平方毫米的微芯片，拾取并放大大腦中微弱的運動信號，通過電機刺激和移動手部的肌肉。讓手臂麻木十年的患者實現(xiàn)了物體的拾取和壓力感知。不過這個系統(tǒng)不能復(fù)原完整的觸覺。研究結(jié)果發(fā)表在在Cell雜志上。

國內(nèi)腦機接口發(fā)展

近年來，國內(nèi)腦機接口研究也取得了顯著進展。例如，天津大學(xué)神經(jīng)工程團隊設(shè)計的新型卒中人工神經(jīng)康復(fù)機器人系統(tǒng)“神工一號”“神工二號”人工神經(jīng)機器人。患者將腦電探測器戴在頭部，并在肢體的肌肉上安裝電極，模擬神經(jīng)沖動的電刺激引起肌肉產(chǎn)生主動收縮，帶動骨骼和關(guān)節(jié)產(chǎn)生自主動作，幫助中風(fēng)患者逐步將被動動作轉(zhuǎn)換為主動動作，實現(xiàn)康復(fù)。

目前該設(shè)備已通過國家食品藥品監(jiān)督管理局檢測，其中的腦電圖儀獲得醫(yī)療器械注冊證，已經(jīng)在天津市人民醫(yī)院、天津市第一中心醫(yī)院、山東省煙臺市醫(yī)院等多家三甲醫(yī)院臨床測試成功，受益患者超過3000人。

常州的博睿康科技也是一家專注于腦機接口產(chǎn)品研發(fā)的公司，主要通過微創(chuàng)腦機接入的方式進行著癲癇疾病的閉環(huán)治療。目前研發(fā)了三款產(chǎn)品，分別為數(shù)字腦電圖機、腦電與事件相關(guān)電位儀以及高導(dǎo)聯(lián)數(shù)字腦電圖機，其中，針對臨床腦功能監(jiān)護、精神疾病初篩需求研發(fā)設(shè)計的醫(yī)用事件相關(guān)電位儀，以及服務(wù)癲癇病灶定位外科手術(shù)需求的高頻高導(dǎo)聯(lián)的數(shù)字腦電圖機在今年9月份相繼獲得了醫(yī)療器械注冊證。

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腦機接口是真正意義上的“讀心術(shù)”，除醫(yī)療以外，也引發(fā)了其他領(lǐng)域的強烈興趣，比如情緒識別、虛擬現(xiàn)實等。開個腦洞想一想，也許在未來，人們可以在千里之外動用意念，就完成比如手術(shù)、施工等高難度操作，甚至藝術(shù)家可以直接把腦海中的想象直接呈現(xiàn)出來，人們的勞動都可以被腦機接口代替！不過，到底這樣的世界是美好還是恐怖，讓我們拭目以待。