首都醫科大學宣武醫院院長趙國光腦機接口臨床轉化的“宣武實踐”

　　神經系統疾病已成為全球疾病負擔的首要原因。

　　根據《柳葉刀-神經病學》發表的數據，2021年全球約34億人（占全球人口43.1%）罹患各類神經系統相關疾病，合計造成4.43億傷殘調整壽命年（DALYs）；1990—2021年，全球神經系統疾病總疾病負擔DALYs增長18.2%。結合《中國神經系統疾病報告2024》同期測算數據，2021年我國神經系統疾病患病人數超4.68億，每年因此死亡328萬人，占全國全因死亡人數的28%。

　　這些數字背后是卒中、新生兒腦病、偏頭痛、阿爾茨海默病及其他癡呆、糖尿病性神經病變、腦膜炎、癲癇、早產相關神經系統并發癥、孤獨癥譜系障礙、神經系統腫瘤等十大疾病。

　　面對如此沉重的疾病負擔，腦機接口的臨床應用前景十分廣闊。然而，該領域仍存在大量待攻克難題，需要新一代神經科研工作者與臨床醫師攜手，共同應對行業全新挑戰。

　　多腦區協同調控將成未來方向

　　將神經外科拍攝的大腦皮層影像與天體學家獲取的宇宙深空照片對比，不難發現，人腦恰似一個微型宇宙，成年人腦含有860億個神經元。

　　但目前人類僅完整解析了成年果蠅約14萬個神經元，以及其超過5000萬個突觸連接；科研界至今仍未繪制出小鼠完整的全腦連接組圖譜。若借用摩爾定律類比腦連接組圖譜的解析效率推算，要完整測繪包含860億神經元及海量突觸的人腦全連接組，耗時將超過百年。

　　不過，在大腦運動、語言功能的解碼研究中，各類功能都對應固定腦區，可實現局部神經信號的采集與解碼。這正是腦機接口得以成立的科學基礎。

　　神經外科發展史上，彭菲爾德教授自1937年起，通過術中電刺激癲癇患者大腦皮層，繪制出經典的皮質小人圖譜。時隔近90年，圖譜中標注的肢體體感投射區，至今仍是腦機接口電極植入的核心靶點。

　　近期，昌平實驗室腦科學與類腦研究部首席科學家劉河生團隊依托功能磁共振成像，對超800例人腦多模態影像開展系統分析，在帕金森病研究中識別出調控全身運動與肢體協同的關鍵功能網絡——軀體-認知行動網絡（SCAN環路）。這項腦環路新發現，也為多腦區協同式腦機接口的研發提供了關鍵理論啟發。

　　未來腦機接口的發展趨勢，將實現額葉、頂葉等多腦區協同調控。現階段腦機接口電極植入仍局限于感覺運動區，多腦區同步植入將成為發展方向。但該方案落地存在顯著技術瓶頸：動物實驗中可反復植入電極，而人體反復置入電極會造成較大腦組織損傷，實現難度更高。只有整合多區域神經信號，腦機接口才能精準復刻人類的主觀意圖與自主運動，回歸腦科學研究的核心本質。

　　臨床應用面臨四大挑戰

　　宣武醫院自2018年起開展無創及植入式腦機接口相關臨床探索，早期無創腦機接口研究與杜克大學MiguelNicolelis教授團隊深度合作。雙方聯合推進的WalkAgainProject（重拾行走計劃）項目，授權宣武醫院設立亞洲首家WAP研究中心，在中國開展脊髓損傷受試者臨床試驗，依托配套站立康復外骨骼控制設備，完成無創腦機接口的腦機接口功能康復訓練。

　　目前，宣武醫院團隊已完成多例自主研發植入式腦機接口手術。其中代表性成果包括去年5月與華山醫院聯合牽頭完成了國際首個硬膜外腦機接口GCP臨床試驗，于今年3月取得Ⅲ類醫療器械注冊證，這也意味著整套植入系統已實現完整閉環。而另一項突破性進展則是與天壇、華山聯合牽頭的“北腦一號”GCP臨床試驗，于今年5月正式啟動，包含適配的顱內植入靶點、128通道信號采集模塊、藍牙無線傳輸與體內外充電配套系統。患者術后一個月開機調試，依托采集到的神經信號開展抓握訓練與智能動力手套康復訓練；現階段病房內已有受試者通過系統化康復訓練，上肢運動功能得到顯著改善。

　　針對漸凍癥（ALS）人群，宣武醫院主要收治常規型ALS患者。依托植入式腦機腦電信號轉碼與專屬中文語言解碼技術，系統可還原患者腦意圖語音并外放，幫助喪失語言能力的患者完成基礎閱讀、日常交流。面向未來，團隊規劃了個性化語音重建方案：在患者出現失語癥狀前錄制專屬原聲，待后期語言功能逐步退化后，通過腦電解碼還原、生成患者本人原生音色，實現個性化言語重建。

　　結合臨床落地現狀來看，現階段腦機接口臨床應用主要面臨四大維度的核心難題：一是適應證不明晰，存在“為誰而治”的困惑，目標人群界定模糊、治療定位是功能替代還是能力增強尚無統一標準，同時還要權衡治療性價比與患者的臨床受益優先級；二是解碼機制不清楚，存在“因果鴻溝”的核心障礙，人腦意圖與外在動作的對應機制尚不明確，系統泛化魯棒性不足，且大腦神經可塑性會持續干擾信號解碼穩定性；三是植入后患者長期管理難度大，設備植入人體后面臨硬件長期可靠性、信號性能逐年衰減，以及患者術后心理、社會適應等系列長期共存問題；四是數據平臺安全風險突出，腦電數據具備極高隱私敏感性，存在數據濫用、網絡惡意攻擊隱患，需要持續保障數據完整存儲與使用全流程安全。

　　未來，腦機接口需要新一代神經科研工作者與臨床醫師攜手，共同應對這些行業挑戰。