當前，腦機接口產(chǎn)業(yè)正處于從“技術(shù)驗證”向“商業(yè)化落地”的轉(zhuǎn)折期，腦機接口技術(shù)在嚴肅醫(yī)療、消費醫(yī)療的應(yīng)用潛力巨大。
在近日舉行的“腦機接口(BCI)與人工智能(AI)橫向科技合作簽約儀式暨AI腦機接口專家論壇”上，香港濟民智元首席科學(xué)家、香港中文大學(xué)（深圳）醫(yī)學(xué)院生物信息學(xué)系系主任孫昊認為，腦機接口是未來醫(yī)療的關(guān)鍵基礎(chǔ)措施。
比如在康復(fù)領(lǐng)域，隨著神經(jīng)功能障礙患者人數(shù)不斷增長，腦機接口的應(yīng)用就受到關(guān)注。作為脊柱外科專家，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院脊柱外科主任沈洪興一直在關(guān)注如何用腦機接口解決脊柱脊髓相關(guān)肢體運動障礙問題。他表示，脊髓損傷患者面臨的是神經(jīng)傳導(dǎo)中斷問題，而AI與腦機接口正在驅(qū)動神經(jīng)康復(fù)新范式，從“不可治愈”到“功能重建”，重新定義神經(jīng)康復(fù)的未來。
腦機接口的核心目標是解讀大腦活動產(chǎn)生的意圖或狀態(tài)信息，并將其轉(zhuǎn)化為控制外部設(shè)備的指令，或者將外部信息編碼為特定的神經(jīng)刺激信號輸入大腦，從而對神經(jīng)功能進行調(diào)控，以進行神經(jīng)功能修復(fù)或增強。
根據(jù)信號采集方式不同，腦機接口技術(shù)分為侵入式、非侵入式、半侵入式三種類型，但仍面臨采集難、翻譯難等挑戰(zhàn)。
人的頭部從外向內(nèi)看，依次是頭皮、骨膜、頭蓋骨、硬腦膜、蜘網(wǎng)膜、軟腦膜、大腦皮層等結(jié)構(gòu)，傳感器（電級）的植入位置越深、采集到的腦電信號質(zhì)量越好、頻率越高，受試者的安全風(fēng)險加大。
香港中文大學(xué)（深圳）生物醫(yī)學(xué)工程校長學(xué)勤講席教授李晨鐘表示，侵入式技術(shù)涉及開顱，進腦，腦機接口中的腦電信號時間分辨率在0.01秒內(nèi)，空間分辨率可達到微米級，但存在手術(shù)創(chuàng)傷和長期損失風(fēng)險問題；非侵入式技術(shù)不需要開顱，也不進腦，通過可穿戴設(shè)備進行，無需手術(shù)，但腦電信號空間分辨率較差，不能有效利用高頻信號，可穿戴設(shè)備使用前需要進行校準；半侵入式技術(shù)涉及開顱，但不進腦，主要是在頭皮和大腦皮層之間進行植入，信號質(zhì)量介于非侵入和侵入之間，手術(shù)風(fēng)險相對侵入式小。
沈洪興以腦脊接口面臨的技術(shù)困境舉例，具體在腦機接口軟硬件方面，面臨解碼延遲、穩(wěn)定性差、跨個體泛化能力、信息傳輸率偏低、缺乏統(tǒng)一框架問題；在脊髓刺激軟硬件方面，面臨高端核心器件依賴進口、材料科學(xué)落后、軟件與算法協(xié)同涉及損失、信噪比/接口穩(wěn)定性挑戰(zhàn)；在閉環(huán)治療康復(fù)體系方面，面臨長期療效與成本效益未知、臨床驗證規(guī)模小、循證醫(yī)學(xué)證據(jù)不足、數(shù)據(jù)安全與隱私風(fēng)險挑戰(zhàn)。
“目前需要從軟硬件、臨床三方面協(xié)同提升，構(gòu)建完全自主知識產(chǎn)權(quán)的腦脊接口調(diào)控系統(tǒng)。”沈洪興這樣認為。
如何利用AI的力量解決腦機接口信號采集精度低、個體適配性差等問題，也成為行業(yè)探討的重點。
在這次論壇上，全球首個多尺度腦機接口人工智能算法云平臺——“腦電云樞”發(fā)布，該平臺將2013年諾貝爾化學(xué)獎得主阿里耶·瓦謝爾教授的計算生物學(xué)技術(shù)與腦機接口技術(shù)深度融合，試圖打造出兼具精度與實用性的“超級大腦助手”。
孫昊表示，腦機接口人工智能算法云平臺旨在解決信號核心瓶頸問題，同時也希望可以進行開放賦能，具體可以帶來幾方面突破，一是對底層技術(shù)進行革新，讓“聽不清”的大腦信號變清晰；二是升級了解碼能力，從“讀簡單指令”到“懂復(fù)雜大腦”；三是可以實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控落地，從“被動監(jiān)測”到“主動糾錯”；四是進行平臺化賦能，打破壁壘構(gòu)建開放生態(tài)。
“除了技術(shù)瓶頸外，腦機接口技術(shù)要真正走向商業(yè)化，仍需要解決如何安全有效，如何形成合理的收費標準等問題?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師王金武教授對第一財經(jīng)記者表示。
