大脑植入物：医疗新前沿

李伟

大脑植入物成为医疗新前沿

埃隆·马斯克创建的脑机交互技术公司“神经连接”近日宣布，该公司的人类大脑植入物试验已获美国食品和药品监督管理局（FDA）批准。马斯克曾表示，开发大脑植入物的目的，是使人脑能够直接与计算机交流。根据他的设想，“神经连接”公司将尝试使用大脑植入物来恢复某些患者的视觉和行动能力。此前，“神经连接”公司已利用多种动物对大脑植入物技术进行了试验。根据该公司的演示，硬币大小的植入物被植入猴子的脑中。这些猴子能够在植入物的操控下进行简单的视频游戏，或在屏幕上移动光标。

据美国《连线》杂志报道，大脑植入物已成为医疗领域新的前沿技术，在生理和心理治疗方面应用前景广阔。

重见光明

失去视力的患者有望利用大脑植入物重见光明。总部位于美国加州的“第二视觉”公司，拥有视网膜植入手术的医疗许可。该手术旨在帮助因一种罕见的遗传性疾病——色素性视网膜炎而失明的患者。“第二视觉”公司开发出名为阿戈斯的仿生眼：把电极植入患者的视网膜。色素性视网膜炎使感光细胞死亡，导致视力下降。一种被称为神经节的视觉细胞能直接与大脑进行交流，患者眼部的这些细胞仍然是完好的。仿生眼正是利用这些特殊的细胞，通过视网膜植入物刺激它们，从而沿着视觉神经将信息传递到大脑。

“神經连接”公司在猴子脑中植入设备

开发仿生眼的除了“第二视觉”公司，还有法国“皮可斯视觉”公司和德国“视网膜植入”公司。然而，仿生眼只能用于色素性视网膜炎患者。而在众多失明或视力受损的患者中，色素性视网膜炎患者只占很少一部分。因此，从视网膜植入物到大脑植入物的技术升级是必然的。

“第二视觉”公司正在开发一种大脑植入物疗法。其整套设备名为“猎户座”（Orion），旨在为那些因多种原因失明的人提供人工视力，包括青光眼、糖尿病引发的视网膜病变、视神经损伤等。如果这种疗法能够起到效果，并且被证明是安全的，那么它将帮助许多盲人重见光明。

“猎户座”看起来就像一副太阳镜，附带一个小摄像头和无线视频处理单元（VPU）。其在大脑中植入的部分是一块如邮票大小的芯片，包含60个电极。它工作的位置在大脑处理视觉信息的皮层。当设备开启时，摄像头能捕捉并记录周围的环境。无线视频处理单元用一种算法将图像转换成电脉冲。电脉冲被传输到大脑中的电极上，电极再把电脉冲转换成相应的视觉信号。

大脑植入物技术让“猎户座”有别于阿戈斯以及市场上其他的仿生眼，它绕过了眼睛和视觉神经。加州大学洛杉矶分校罗纳德·里根医疗中心的神经外科医生纳德·波拉提安指出：“根据我们的测试，这套系统甚至不需要眼睛的参与就能工作。”作为加州大学洛杉矶分校这项试验的主要研究者，他正在为4名患者测试这种设备。

“猎户座”在应用上受到一定的限制：它只对那些天生视力正常，后来因故失去视力的人有帮助。对于先天失明的人来说，大脑中负责视觉的部分没有完全发育，视觉信息不能有效传递到大脑，所以“猎户座”难以发挥作用。

“第二视觉”公司正在等待FDA批准“猎户座”的市场化应用。不过，不是所有患者都愿意接受脑部手术。另外，该设备的价格将非常昂贵。像阿戈斯这种视网膜植入物，其成本要15万美元。“猎户座”上市后的价格可想而知。

将脑中所想转换为语音

“渐冻症”是一种破坏性神经退行性疾病，目前尚无根治的方法。患者会经历由运动神经元退化导致的身体肌肉萎缩，大多数患者最终会死于呼吸衰竭。然而，患者的感觉神经和自主神经系统一般不受影响。这就意味着，大多数患者的听觉、视觉等是正常的，只是无法通过任何方式表达他们的需求和愿望。

据研究人员介绍，一种新型大脑植入物将为这类患者带来福音，能使其恢复与家人和医生交流的能力。科学家计划将两枚微芯片植入患者的大脑，患者通过意识就能表达出单词，乃至完整的句子。

植入物可以感知大脑的活动，并将其转换为“是/否”的信号输入电脑。这个过程表现为患者通过脑波选择特定的字母，然后组成单词在电脑上呈现出来。整个过程非常缓慢，每分钟只能“写”出一个字母，但足以让患者实现与周围人的简单交流。

瑞士Wyss生物和神经工程中心的神经医学家乔纳斯·齐默尔曼表示：“这种装置售价较高，且需要投入大量时间进行操作。护理人员必须接受专业培训，从而能运用该系统并准确判断患者的反应。”

ABILITY能将脑中所想转换为语音

Wyss生物和神经工程中心正在研发一种新型大脑植入物，它能降低感染风险，且易于安装和控制。这种名为ABILITY的无线设备，可以将患者所想的内容转换为语音。相对于前一代产品，它的发展是革命性的，可以帮助患者实现迅捷、顺畅的交流。

整理思绪，改善心理

美国的两个科研团队正在进行针对大脑植入物的试验。他们研发的大脑植入物利用算法探测与情绪障碍相关的干预治疗模式，通过电击大脑中的某些部位改善目标人物的心理健康。

南加州大学电气工程师奥米德与加州大学旧金山分校神经科学家爱德华，共同展示了心情是如何被“编码”的。研究人员对6名大脑中植入电极的癫痫患者进行了研究，在1—3周的时间里详细追踪了他们的脑部活动和心情的变化。通过比对，研究人员创建了一种算法，“解码”目标人物不断变化的心情。

马萨诸塞州综合医院的科研团队，也在研究大脑植入物在心理治疗方面的作用。除了不良情绪和精神疾病，他们还研究了注意力、同理心等与大脑活动的关系。研究人员开发出一种大脑植入物和配套的软件。当目标人物从设定的任务（比如匹配数字图像或者辨识面部表情）中分心时，植入物可以刺激其大脑，从而整理其思绪。研究人员发现，向大脑中涉及决策和情绪的区域释放电脉冲，可显著改善测试参与者的表现。这种软件能够呈现某个人因健忘或分心而在特定任务中表现不佳时的大脑活动。通过大脑植入物进行刺激，能够改进其表现。

编辑：姚志刚  winter-yao@163.com