“意念操控”成真,“人機合一”初步實現!康復醫學裏的“讀心術”有多神奇

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從魔術表演中的“讀心”幻想到病牀邊的科技奇蹟,腦機接口正從“意念操控”轉變爲康復醫學的現實。它跨越神經信號與機械執行的鴻溝,讓癱瘓者重獲運動與溝通的可能。

這項融合科技與人文的技術,正重塑着生命的尊嚴。

——編者

你知道心靈感應嗎?在魔術表演舞臺上,魔術師彷彿擁有“讀心術”,總能精準捕捉觀衆的內心想法,這在魔術界被稱爲“心靈感應”。

在康復醫學領域,有一種比魔術更神奇的現實版“心靈感應”——它不僅能讀懂人的想法、通過特定方式表達,更能爲肢體受限、無法言語的患者點亮康復之路,這就是腦機接口技術。

百年前的科學發現,奠定技術基石

100年前,德國神經科學家漢斯·伯格首次記錄了人類腦電圖,意在揭示人腦與電流是有密切聯繫的。在此基礎上,相關學者又進行了更深入的研究,發現人腦產生的電信號可以反映不同的思維活動和生理狀態。並且,通過特定的技術手段,能夠對這些腦電信號進行採集、分析和處理,進而實現與外部設備的交互,這便是腦機接口技術的雛形。

腦機接口技術一般分三個主要步驟:讀取、解碼、表達。

讀取,指的是讀取思考時大腦產生的電信號。目前讀取的方法主要分爲三類:一是非侵入式,就像戴帽子一樣在頭皮表面採集信號,安全但信號較弱;二是侵入式,需要通過微創手術將電極植入大腦皮層,雖然有風險,但能捕捉到更精準的信號;三是半侵入式,也是通過微創手術,但電極不插入腦組織,而是置於顱骨下方、硬腦膜上或腦表面,兼顧安全性與信號精度。

解碼,指的是分析這些電信號所要發出的指令。表達,則是把分析出來的結果進行具象化的現實體現。

隨着信號採集、解碼算法、反饋系統等一系列技術進步,使得大腦與外部設備直接通信成爲現實。如今,腦機接口已從實驗室走向實際應用,尤其在康復醫學領域中,逐步進入臨牀應用。

需要說明的是,當前的腦機接口並非“窺探內心祕密”,其讀取的主要是患者大腦中“抬手”“邁步”“發聲”等明確的運動或溝通指令。

科學技術突破,“人機合一”已初步實現

2014年巴西世界盃開幕式上,一位高位截癱近10年的青年憑藉“意念”控制機械外骨骼踢出了賽事第一球。這一震撼全球的瞬間,不僅是康復醫學的奇蹟,更成爲腦機接口技術從實驗室走向公衆視野的重要里程碑。

此後十年間,腦機接口技術已跨越單純的概念展示,邁入技術質變與商業化加速的全新階段——

一方面,硬件層面的革新爲“讀心”提供了堅實基礎。神經科學與材料學的深度融合,催生了柔性電極、高密度電極陣列等新型傳感技術。這些創新不僅顯著提升了設備的生物相容性與長期穩定性,更讓捕捉高精度的神經元信號成爲可能。

另一方面,軟件算法的進化爲系統注入了靈魂。人工智能尤其是深度學習技術的介入,極大提升了對複雜神經信號的解碼與編碼能力。這使得腦機接口不再侷限於簡單指令執行,而是能夠實現控制假肢完成握手、喝水等精細操作,甚至重建觸覺反饋等自然且複雜的人機交互。如今,在政策扶持與資本注入的雙重驅動下,這項技術正加速落地,成爲康復醫學中觸手可及的現實。

在我國,腦機接口已從“實驗室前沿研究”邁入“國家戰略+臨牀應用”的新階段。國家在“中國腦計劃”“十四五”規劃等重大科技項目中均將腦機接口列爲重點方向,各地陸續建設腦科學與腦機接口平臺,爲技術攻關提供全方位支持。

國內科研團隊與醫療機構也不斷取得突破。例如,2020年,浙江大學醫學院附屬第二醫院神經外科與浙江大學求是高等研究院腦機接口團隊通過國內首例植入式腦機接口手術,讓高位截癱患者能夠用意念控制機械臂完成握手、喝可樂等動作;上海腦虎科技與復旦大學附屬華山醫院合作,在一位癲癇患者腦中植入自主研發的256通道柔性電極,實現意念操控玩《黑神話:悟空》遊戲。

圍繞腦機接口,國內還湧現出一批創新企業,從非侵入式的注意力訓練、康復輔具,到植入式的運動和溝通重建系統,都在積極探索“用大腦直接驅動設備”的新型康復模式,讓腦機接口真正服務於中風、脊髓損傷等患者的功能重建和生活質量提升。

科幻場景正在變成醫學現實

在不少科幻電影中,主角身穿智能戰甲飛天遁地的場景,或許正是腦機接口技術將帶來的未來圖景。

在康復醫學領域,這項技術的潛力遠不止於此:未來,它或許能徹底打破肉身與機器的界限,爲曾經讓臨牀醫生束手無策的疾病提供全新解決方案,甚至實現徹底治癒;當腦機接口與AI深度融合,人類或將進一步突破肉體桎梏。

對於康復患者而言,這不僅是技術的勝利,更是人文的關懷:坐在輪椅上的少年或許能重新奔跑,通過觸覺反饋再次感受腳下泥土的柔軟;無法言語的患者能清晰表達心聲,與親友自如溝通;肢體受限的人能自主完成穿衣、進食等日常動作,重獲生活尊嚴。

這正是腦機接口最動人的“魔術”——它沒有魔術的虛幻,卻有着醫學的溫度與科技的力量。通過精密設備捕捉大腦神經信號,將其轉化爲可識別的指令與信息,打破傳統溝通的壁壘,爲康復患者搭建起與世界對話的橋樑。隨着技術的持續迭代,我們有理由相信,腦機接口將在康復醫學領域創造更多奇蹟,讓更多患者重獲新生。

相關鏈接:哪類疾病適用腦機接口技術?

運動功能障礙:中風、脊髓損傷、帕金森等疾病常導致患者無法自如控制肢體,腦機接口技術能夠“繞過”受損的神經通路,直接捕捉大腦的運動意圖。

嚴重溝通障礙:如肌萎縮側索硬化,即我們常說的“漸凍症”。這類疾病的晚期患者可能完全失去對肌肉的控制能力,包括打字、說話等。腦機接口技術能解碼患者的語言意圖,並將其轉化爲文字或者語音輸出。

嚴重意識障礙:腦機接口技術可以通過檢測患者(如嚴重昏迷)對於外界聲音、圖像等刺激的大腦反應,來評估其殘存的意識水平,爲制定臨牀治療方案提供客觀依據。

早期認知障礙:腦機接口技術用於早期的認知功能訓練,如記憶力、注意力等訓練,可以延緩病情,還可根據患者的認知障礙程度,設計神經反饋訓練,改善其認知功能。

神經精神障礙:如抑鬱症、癲癇、孤獨症等,腦機接口技術可以精準採集腦電信號等多模態數據,提高對此類疾病的診斷準確性。在治療方面,精細化篩選出跟疾病相關的腦電信號,提供實時監控並調節特定腦區的活動來改善症狀。

感覺功能替代:人工耳蝸就是一種成熟的腦機接口技術的應用。在目前臨牀研究中,腦機接口技術對於耳鳴、青光眼等疾病的輔助診斷,也存在巨大潛力。

(作者分別爲海軍軍醫大學第一附屬醫院康復醫學科主管康復治療師,康復醫學科副主任醫師)

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