張大伯正在進(jìn)行試驗(yàn)。潮新聞?dòng)浾?鄭文/攝

在腦海里寫字，一條條被腦機(jī)接口設(shè)備捕獲的腦電波在計(jì)算機(jī)屏幕上不停跳動(dòng)，這些波形，時(shí)而雜亂無(wú)章，時(shí)而有規(guī)律可循——3月下旬，在浙江大學(xué)腦機(jī)調(diào)控臨床轉(zhuǎn)化研究中心神經(jīng)疾病分中心，研究團(tuán)隊(duì)正在抓緊破譯與意念寫字相關(guān)的大腦活動(dòng)，最新研究成果將于近期對(duì)外公布。

(資料圖片僅供參考)

這個(gè)成立僅2年多的研究中心，誕生過(guò)不少國(guó)內(nèi)領(lǐng)先科研成果。走進(jìn)中心所在地浙大二院，25張床位組成的專項(xiàng)病區(qū)，連接著前沿技術(shù)與臨床實(shí)踐；30多位科研人員，平均年齡不足40歲，卻不懼難題；多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)科研項(xiàng)目先后落地……為殘障人士解決行動(dòng)問(wèn)題，是全球醫(yī)學(xué)界都在攻堅(jiān)的難題，這個(gè)中心為什么敢去挑戰(zhàn)？

記者推開(kāi)浙大二院解放路院區(qū)6號(hào)樓16樓神經(jīng)外科病區(qū)大門，左手邊的第一間病房有些特殊，除了病床，角落里擺放的計(jì)算機(jī)、顯示屏和數(shù)據(jù)線等儀器設(shè)備，尤為顯眼。病房的患者，是年過(guò)七旬的高位截癱患者張大伯，也是一位腦機(jī)接口試驗(yàn)者，神經(jīng)外科副主任朱君明正在一旁觀察他的訓(xùn)練情況。

看到屏幕上出現(xiàn)漢字“于”，張大伯便全神貫注地在腦海里“寫”下這個(gè)字，研究人員利用軟件記錄下實(shí)時(shí)腦電波數(shù)據(jù)；接著，下一個(gè)字，“個(gè)”……

意念寫字的原理，不難理解：在腦海里寫不同的字，腦電波各不相同，但是每個(gè)字對(duì)應(yīng)的腦電波相對(duì)穩(wěn)定。研究團(tuán)隊(duì)要做的，就是從無(wú)數(shù)雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)中尋找相對(duì)穩(wěn)定的波形。這個(gè)“配對(duì)”過(guò)程，也是全世界科學(xué)家正在努力探索的。

這項(xiàng)研究，建立在腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)之上，浙江很早便開(kāi)始了“讀心”的探索，腦機(jī)接口技術(shù)也已躋身世界先進(jìn)水平——2006年，浙大團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)電極植入大鼠腦部的動(dòng)物導(dǎo)航系統(tǒng)，讓大鼠按照指令走迷宮；2012年，在猴子腦中植入微電極陣列，使它能通過(guò)自身意念直接控制外部機(jī)械手臂完成勾、抓、捏、握等不同手勢(shì)。最激動(dòng)人心的時(shí)刻發(fā)生在2020年，團(tuán)隊(duì)在張大伯身上完成了我國(guó)首例侵入式腦機(jī)接口的臨床轉(zhuǎn)化研究，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

從動(dòng)物大腦，到人類大腦，這項(xiàng)技術(shù)到底難在哪？朱君明抽出一張白紙，一邊比劃圖形，一邊給記者解釋。首先，在電極植入環(huán)節(jié)，為了將4毫米×4毫米大小的微電極陣列植入張大伯大腦皮層神經(jīng)元的第5層，研究團(tuán)隊(duì)嘗試了多種方式，太淺達(dá)不到效果，太深會(huì)損傷其他神經(jīng)，最后利用步進(jìn)為0.1毫米的手術(shù)機(jī)器人，將電極植入誤差控制在0.5毫米以內(nèi)。

張大伯正在進(jìn)行試驗(yàn)。潮新聞?dòng)浾?鄭文/攝

挑戰(zhàn)更大的是意念操控環(huán)節(jié)，一開(kāi)始，研究團(tuán)隊(duì)嘗試直接搬用國(guó)外已有的幾套線性算法，效果都不太好。后來(lái)，他們創(chuàng)新引入非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，自主研發(fā)了一套中國(guó)式解決方案。最終，張大伯成功通過(guò)腦機(jī)接口控制了機(jī)械手臂的三維運(yùn)動(dòng)。

張大伯今天狀態(tài)不錯(cuò)，10多分鐘就完成了訓(xùn)練，他說(shuō)自從參加這項(xiàng)研究后，不再每天消沉，還定下了許多“小目標(biāo)”。

這些改變，神經(jīng)疾病分中心主任張建民看在眼里，他堅(jiān)信，任何一項(xiàng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的最終目的都是為病人解決實(shí)際問(wèn)題，中心“產(chǎn)學(xué)研”融合的發(fā)展模式，將帶動(dòng)浙江省神經(jīng)疾病創(chuàng)新診治水平的整體提升。

事實(shí)上，已經(jīng)有許多神經(jīng)疾病患者感受到了科技變革帶來(lái)的新希望。正在上中學(xué)的癲癇患者小孫就是一位受益者。他的頭上植入一個(gè)閉環(huán)神經(jīng)刺激器，能夠阻止癲癇發(fā)作。從2010年開(kāi)始探索閉環(huán)神經(jīng)刺激器的自主研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化，到2021年完成國(guó)內(nèi)首例植入手術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)在經(jīng)歷數(shù)次挫折與失敗后，實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)到產(chǎn)品、從基礎(chǔ)到臨床的層層突破。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行大規(guī)模臨床試驗(yàn)，已經(jīng)有來(lái)自全國(guó)各地的數(shù)十例臨床患者接受閉環(huán)神經(jīng)刺激器植入手術(shù)，并評(píng)估長(zhǎng)期療效。

有人不解，花那么多時(shí)間和精力去做這么一件事，值得嗎？在朱君明看來(lái)，科研創(chuàng)新要想成功，獲得同行的認(rèn)可，甚至領(lǐng)跑行業(yè)，就必須付出比別人更多的心血，“科研就像登山，絕不能輕易退縮，要做‘從0到1’的開(kāi)拓者?！?/p>

采訪當(dāng)天，朱君明還在出門診，過(guò)了飯點(diǎn)仍有不少患者圍著他咨詢。他早已習(xí)慣了在門診、手術(shù)、教學(xué)和科研的不同角色間，來(lái)回切換。這也是團(tuán)隊(duì)科研骨干們的工作常態(tài)。

“這個(gè)研究很‘酷’，不是嗎？”見(jiàn)到熊心竹時(shí)，她正在聚精會(huì)神地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。她今年24歲，加入團(tuán)隊(duì)剛滿一年，主要負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和解碼。

在這里，她和同事們遇到的問(wèn)題都是全新的，沒(méi)有前人的研究作為基礎(chǔ)，全靠自己摸索。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，她顯得很興奮，“這也是做科研最有趣的地方?！痹絹?lái)越多的年輕科研人員不怕難、不畏難，促成了研究團(tuán)隊(duì)在多個(gè)項(xiàng)目上先人一步。

采訪接近尾聲時(shí)，記者在中心一塊展板前，看到了多位科研骨干的個(gè)人介紹，以及“吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)”等團(tuán)隊(duì)榮譽(yù)。在浙大二院黨委書記王建安看來(lái)，這些榮譽(yù)背后，離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)成員的神經(jīng)外科、電子工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科背景的助力。

王建安表示，腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究需要多學(xué)科緊密合作，而浙江大學(xué)的綜合性大學(xué)特征為學(xué)科交叉打下了良好的基礎(chǔ)。接下來(lái)，該中心還將重點(diǎn)聚焦難治性癲癇、帕金森病、抑郁癥與強(qiáng)迫癥、重度癱瘓等四類重大疑難疾病，加大力度推動(dòng)腦機(jī)調(diào)控創(chuàng)新診治研究。

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