大腦植入物：醫療新前沿

李偉

大腦植入物成為醫療新前沿

埃隆·馬斯克創建的腦機交互技術公司“神經連接”近日宣布，該公司的人類大腦植入物試驗已獲美國食品和藥品監督管理局（FDA）批準。馬斯克曾表示，開發大腦植入物的目的，是使人腦能夠直接與計算機交流。根據他的設想，“神經連接”公司將嘗試使用大腦植入物來恢復某些患者的視覺和行動能力。此前，“神經連接”公司已利用多種動物對大腦植入物技術進行了試驗。根據該公司的演示，硬幣大小的植入物被植入猴子的腦中。這些猴子能夠在植入物的操控下進行簡單的視頻游戲，或在屏幕上移動光標。

據美國《連線》雜志報道，大腦植入物已成為醫療領域新的前沿技術，在生理和心理治療方面應用前景廣闊。

重見光明

失去視力的患者有望利用大腦植入物重見光明。總部位于美國加州的“第二視覺”公司，擁有視網膜植入手術的醫療許可。該手術旨在幫助因一種罕見的遺傳性疾病——色素性視網膜炎而失明的患者。“第二視覺”公司開發出名為阿戈斯的仿生眼：把電極植入患者的視網膜。色素性視網膜炎使感光細胞死亡，導致視力下降。一種被稱為神經節的視覺細胞能直接與大腦進行交流，患者眼部的這些細胞仍然是完好的。仿生眼正是利用這些特殊的細胞，通過視網膜植入物刺激它們，從而沿著視覺神經將信息傳遞到大腦。

“神經連接”公司在猴子腦中植入設備

開發仿生眼的除了“第二視覺”公司，還有法國“皮可斯視覺”公司和德國“視網膜植入”公司。然而，仿生眼只能用于色素性視網膜炎患者。而在眾多失明或視力受損的患者中，色素性視網膜炎患者只占很少一部分。因此，從視網膜植入物到大腦植入物的技術升級是必然的。

“第二視覺”公司正在開發一種大腦植入物療法。其整套設備名為“獵戶座”（Orion），旨在為那些因多種原因失明的人提供人工視力，包括青光眼、糖尿病引發的視網膜病變、視神經損傷等。如果這種療法能夠起到效果，并且被證明是安全的，那么它將幫助許多盲人重見光明。

“獵戶座”看起來就像一副太陽鏡，附帶一個小攝像頭和無線視頻處理單元（VPU）。其在大腦中植入的部分是一塊如郵票大小的芯片，包含60個電極。它工作的位置在大腦處理視覺信息的皮層。當設備開啟時，攝像頭能捕捉并記錄周圍的環境。無線視頻處理單元用一種算法將圖像轉換成電脈沖。電脈沖被傳輸到大腦中的電極上，電極再把電脈沖轉換成相應的視覺信號。

大腦植入物技術讓“獵戶座”有別于阿戈斯以及市場上其他的仿生眼，它繞過了眼睛和視覺神經。加州大學洛杉磯分校羅納德·里根醫療中心的神經外科醫生納德·波拉提安指出：“根據我們的測試，這套系統甚至不需要眼睛的參與就能工作。”作為加州大學洛杉磯分校這項試驗的主要研究者，他正在為4名患者測試這種設備。

“獵戶座”在應用上受到一定的限制：它只對那些天生視力正常，后來因故失去視力的人有幫助。對于先天失明的人來說，大腦中負責視覺的部分沒有完全發育，視覺信息不能有效傳遞到大腦，所以“獵戶座”難以發揮作用。

“第二視覺”公司正在等待FDA批準“獵戶座”的市場化應用。不過，不是所有患者都愿意接受腦部手術。另外，該設備的價格將非常昂貴。像阿戈斯這種視網膜植入物，其成本要15萬美元。“獵戶座”上市后的價格可想而知。

將腦中所想轉換為語音

“漸凍癥”是一種破壞性神經退行性疾病，目前尚無根治的方法。患者會經歷由運動神經元退化導致的身體肌肉萎縮，大多數患者最終會死于呼吸衰竭。然而，患者的感覺神經和自主神經系統一般不受影響。這就意味著，大多數患者的聽覺、視覺等是正常的，只是無法通過任何方式表達他們的需求和愿望。

據研究人員介紹，一種新型大腦植入物將為這類患者帶來福音，能使其恢復與家人和醫生交流的能力。科學家計劃將兩枚微芯片植入患者的大腦，患者通過意識就能表達出單詞，乃至完整的句子。

植入物可以感知大腦的活動，并將其轉換為“是/否”的信號輸入電腦。這個過程表現為患者通過腦波選擇特定的字母，然后組成單詞在電腦上呈現出來。整個過程非常緩慢，每分鐘只能“寫”出一個字母，但足以讓患者實現與周圍人的簡單交流。

瑞士Wyss生物和神經工程中心的神經醫學家喬納斯·齊默爾曼表示：“這種裝置售價較高，且需要投入大量時間進行操作。護理人員必須接受專業培訓，從而能運用該系統并準確判斷患者的反應。”

ABILITY能將腦中所想轉換為語音

Wyss生物和神經工程中心正在研發一種新型大腦植入物，它能降低感染風險，且易于安裝和控制。這種名為ABILITY的無線設備，可以將患者所想的內容轉換為語音。相對于前一代產品，它的發展是革命性的，可以幫助患者實現迅捷、順暢的交流。

整理思緒，改善心理

美國的兩個科研團隊正在進行針對大腦植入物的試驗。他們研發的大腦植入物利用算法探測與情緒障礙相關的干預治療模式，通過電擊大腦中的某些部位改善目標人物的心理健康。

南加州大學電氣工程師奧米德與加州大學舊金山分校神經科學家愛德華，共同展示了心情是如何被“編碼”的。研究人員對6名大腦中植入電極的癲癇患者進行了研究，在1—3周的時間里詳細追蹤了他們的腦部活動和心情的變化。通過比對，研究人員創建了一種算法，“解碼”目標人物不斷變化的心情。

馬薩諸塞州綜合醫院的科研團隊，也在研究大腦植入物在心理治療方面的作用。除了不良情緒和精神疾病，他們還研究了注意力、同理心等與大腦活動的關系。研究人員開發出一種大腦植入物和配套的軟件。當目標人物從設定的任務（比如匹配數字圖像或者辨識面部表情）中分心時，植入物可以刺激其大腦，從而整理其思緒。研究人員發現，向大腦中涉及決策和情緒的區域釋放電脈沖，可顯著改善測試參與者的表現。這種軟件能夠呈現某個人因健忘或分心而在特定任務中表現不佳時的大腦活動。通過大腦植入物進行刺激，能夠改進其表現。

編輯：姚志剛? winter-yao@163.com