裝上“快樂開關”

毛振華　宋瑞

2024 年4 月18 日，劉爽（右二）與神經工程團隊測試“神工- 神心”抑郁評估腦機交互系統

在手機上調整好模式和參數后，一鍵便可“屏蔽”負面情緒，讓抑郁癥患者重新“掌控”身體；頭戴電極帽，聽一系列聲音，機器便可分析出受試者的抑郁癥狀態……當前，在科幻大片中通過“人機互聯”測試并“控制”人類情緒的場景，已成為現實。其運用的技術，正是腦機接口。

世界衛生組織統計，全球有超過3.5億人受到抑郁癥困擾，預計到2030年，抑郁癥將成為世界第一大負擔疾病。中國精神衛生調查顯示，我國成人抑郁障礙終生患病率為6.8%，其中抑郁癥為3.4%，我國患抑郁癥人數達9500萬。

抑郁癥患者常常持續陷入情緒低落、興趣減退、意志活動減弱的狀態。雖然有些患者可通過抗抑郁藥物、心理治療等獲得癥狀改善，但其發病率高、復發率高、治愈率低的特點，一直以來都是精神障礙類疾病的一大頑疾，而腦機接口技術正在為治療抑郁癥的科學研究和臨床應用提供新視角。

“關閉”負面情緒

清晨起床，吳曉天（化名）的第一件事是在手機App里調好參數，再用類似遙控器的程控器抵住胸口按下按鍵。隨著“嘀”的一聲，吳曉天挺直身體、眉目清明，瞬間有種神清氣爽的感覺。他形容，這像一股精神力量在身體散開，仿佛重新掌握了身體的“控制權”。

醫生調試靶點的幾個小時里，他的情緒隨著電流波動來回變化——有的就像是注入了前所未有的能量，有的就像是瞬間聽聞噩耗。

作為世界首批使用具有腦機接口功能的腦起搏器，通過多靶點聯合刺激治療抑郁癥的患者之一，吳曉天在接受腦機接口手術后受到廣泛關注。

吳曉天向媒體透露，他的右胸位置埋著兩個硬幣大小的電子設備，是腦起搏器。兩根電線由此出發延伸至耳后，再從后腦延伸到大腦前側，與在大腦前端和情緒相關的神經核團上植入的兩根電極相連，每條電極上有8個刺激點。

其原理是當患者打開“體外開關”，腦起搏器供電，電極末端放電，從而刺激大腦前端神經核團上的靶點，幫助改善抑郁癥患者情緒。

吳曉天向媒體介紹，他在手機App上可以自由切換“工作模式”和“休息模式”，兩者刺激的靶點不同。白天，他會把程序調到“工作模式”，也叫“抗抑郁模式”，此時他會精神飽滿，對周圍的一切充滿興趣。夜晚睡覺前，切換到“休息模式”后，他會進入沉靜狀態，話少一點，聲音低一些，能在夜間更好地進入睡眠，以使大腦得到適當的休息和恢復。

吳曉天坦言，在切換的過程中，他會有一種失落的感覺，就像突然失去了一種支撐，但這種感覺很快會消失。如今，吳曉天已能熟練操控體內的“情緒調節裝置”，讓他仿佛回到15歲時的精神狀態。

因為青少年時期的一些經歷，“90后”的吳曉天開啟了長達十余年的抗抑郁經歷。在多年的心理咨詢、吃藥、氣功、催眠、針灸等治療手段見效甚微后，他在網上了解到上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院功能神經外科的“腦機接口治療難治性抑郁癥”臨床研究項目。

2020年12月，上海瑞金醫院腦機接口及神經調控中心啟動該項目，嘗試開發難治性抑郁癥的最新治療方法。

該醫院功能神經外科、腦機接口神經調控中心主任孫伯民向媒體介紹，抑郁癥這類精神疾病主要由于腦內神經環路功能紊亂引起，項目通過腦機對接開展物理治療，用電極芯片可直連神經環路，再通過電刺激進行神經調控治療。

2020年1月4日，北京，首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科意識障礙病區正式揭牌。圖為治療過程

通過嚴格的倫理篩查和層層篩選，吳曉天成為該研究項目的第10號患者，并于2022年1月接受了手術治療。吳曉天稱，手術后進行開機測試時，一瞬間不自覺地掉了眼淚。醫生調試靶點的幾個小時里，他的情緒隨著電流波動來回變化——有的就像是注入了前所未有的能量，有的就像是瞬間聽聞噩耗。

之后的幾個月，吳曉天在醫生的幫助下練習，實現了有效調節自己的情緒。

一般而言，醫生不會讓患者自己調節模式，但醫生認為吳曉天神經較敏感，懂自控，可以根據自身狀況進行切換，醫生將調節的權限交到他手里，讓他可以通過手機App遠程調控腦起搏器的刺激模式。

公開信息顯示，目前，此項研究已入組23名患者，術后患者抑郁癥狀的平均改善率超過60%。

也有人擔憂，腦機接口技術涉及對患者大腦活動的監測與調控，人的情緒或意識一旦由機器操控，是否存在患者隱私安全以及倫理問題。

機器人“把脈問診”

腦機接口根據電極位置，可分為“侵入式”和“非侵入式”。“侵入式”腦機接口技術將電極植入到大腦內部，直接提取神經信號，具有更高的信號質量，但可能存在生物相容性等問題。吳曉天選擇的抑郁癥治療方式，便屬于這種。

而“非侵入式”腦機接口技術，通過可穿戴的腦電波檢測設備獲取腦電信號，對人體無傷害，具備安全、便捷、高效等特點，但由于頭骨的屏障作用，采集到的腦電信號相對較弱且易受干擾。國內也有不少研究團隊選擇這一“賽道”，對抑郁癥患者進行“把脈問診”。

2023年6月底，在天津舉辦的第十四屆夏季達沃斯論壇上，我國首款抑郁癥篩查機器人正式亮相。這款“神工—神心”抑郁評估腦機交互系統是天津大學神經工程團隊研發的一款面向抑郁癥輔助診斷的情感腦機交互系統，可通過采集患者頭部信號，檢測患者大腦活動模式，評估患者抑郁狀態，實現對抑郁癥的客觀篩查。

受試者戴上采集腦電信號的電極帽后，系統會間隔播放一系列高頻聲音，刺激誘發受試者的腦電信號產生高頻振蕩。此時，機器人就會采集到腦電信號并解碼受試者的情緒信息，構建識別模型，進行抑郁智能輔助診斷。

“通常10到15分鐘，機器就能夠生成一份受試者抑郁風險的輔助評估報告。”天津大學醫學院副院長、腦機交互與人機共融海河實驗室主任助理劉爽說，通過這種方式，可以對抑郁癥患者進行客觀的病癥篩查，更早地發現和干預抑郁癥。

談及該機器人的研發初衷，劉爽說，目前抑郁癥的診斷大多通過心理評估和訪談等方式進行，醫生根據患者主訴癥狀并結合自身臨床經驗進行診斷，具有主觀性。“我們希望尋找到相對客觀的評估方法，幫助醫生更客觀地進行抑郁癥診斷。”

“骨折通常拍個片子就能看出來，但抑郁癥就像團迷霧，沒有客觀的診斷指標。作為精神科大夫，我一直希望有工具能幫助我看到病情的‘全貌。”天津市安定醫院主任醫師李美娟說。

帶著這樣的目標，2017年起，劉爽帶領研究團隊設計了一種新型的高頻腦電誘發范式，并前往全國多地醫院采集抑郁癥患者的腦電數據。“我們設置了不同聲音分別讓抑郁癥患者聽，最終獨創了一種我們稱之為Chirp（啁啾）的高頻穩態響應誘發范式，能誘發出穩定的抑郁癥電生理靶標。”劉爽說。

采集了500多名抑郁癥患者的腦電數據后，劉爽團隊建立了抑郁癥評估模型，基于以上技術研發了“神工—神心”抑郁評估腦機交互系統。劉爽介紹，該系統目前已在多家醫院進行測試，測試性能表現良好。

從2022年研發出第一代樣機，到2023年更新迭代第二代樣機，“神工—神心”機器人系統目前已授權和公開2項國際專利、7項國家發明專利、2項國家軟件著作權。“這套系統已經在一定范圍的抑郁癥患者里做過測試，產生了一定效果，我們希望能夠盡快推進臨床試驗，造福更多抑郁癥患者。”

劉爽和她的團隊用情感計算賦予精神醫學更多溫度，在精神分裂、孤獨癥、焦慮等精神疾病的腦機制及干預治療方面取得了多項創新成果。

從2014年開始，在非侵入式腦機接口方面，天津大學神經工程團隊針對精神醫學、康復醫學、重癥醫學等不同腦疾病研發出了20多款產品，取名“神工系列”。天津大學副校長、腦機交互與人機共融海河實驗室執行主任明東說，“神工”既是“神經工程專業”的縮寫，同時也寄予了科研工作者的美好期望，希望所研發的產品像鬼斧神工一樣，幫助更多病人恢復喪失的能力。

“腦機接口是一項新興技術，涉及計算機、醫學、機械等多種學科，我們需要給腦機接口研究更多時間、更多寬容。”

療法仍需驗證

讓截癱患者實現“腦控喝水”，讓肢體無法正常活動的患者重獲“肢體自由”……當前，腦機接口技術在神經康復領域已獲得較大突破，有望作為醫療器械向臨床治療領域推動。然而，對于抑郁癥、孤獨癥等心理和精神疾病的治療而言，腦機接口技術可能才邁出第一步。

有專家認為，抑郁癥的誘發原因難以明確，與抑郁癥相關聯的深腦區神經網絡結構也比較復雜。用腦機接口治療抑郁癥在個別患者身上奏效，并不意味著療法已成熟，未來仍需更多臨床驗證。

面對這一新興科技，不少人表達了質疑，稱這是一種新型“電子毒品”，容易使患者成癮；也有人擔憂，腦機接口技術涉及對患者大腦活動的監測與調控，人的情緒或意識一旦由機器操控，是否存在患者隱私安全以及倫理問題。

上海交通大學計算機科學與工程系教授呂寶糧公開表示，對正常人要慎重使用腦機接口技術，倫理的界限一定要非常明確。

對此，孫伯民表示，上海瑞金醫院花了一年多時間申請臨床倫理學論證。他介紹了該項目第一批臨床試驗者的篩選過程：首先，要通過抑郁癥量表和醫生問診確定患者確實患有抑郁癥；同時，患者還要有過一定量的治療，包括患病期間吃了什么藥、吃了多長時間；除此之外，還要考慮患者的年齡，以及是否有相關疾病。

腦機接口技術涉及對患者大腦活動的監測與調控，因此有人擔憂隱私安全及倫理問題

孫伯民說，并不是所有抑郁癥患者都符合項目要求，在上百個報名人選里，最終只有26名合格。他們屬于“難治性抑郁癥”，使用一般抑郁癥治療方式效果不佳。

吳曉天曾公開表示說，對他來說，腦機接口的療法是一種必要的治療手段。如果沒有它，他可能就會陷入抑郁和痛苦中，這是一種自救。

劉爽呼吁，開展腦機接口治療，需要在倫理和隱私保護方面建立專門的指南，確保所有研究和治療都遵循嚴格的倫理標準；同時，要開發安全的數據處理方案，確保患者的腦電活動數據和個人信息得到充分保護。

今年2月，國家科技倫理委員會人工智能倫理分委員會研究編制了《腦機接口研究倫理指引》，指出“腦機接口研究應適度且無傷害，研究的根本目的是輔助、增強、修復人體的感覺—運動功能或提升人機交互能力”。

《腦機接口研究倫理指引》強調，在人體上開展腦機接口研究，應根據《涉及人的生命科學和醫學研究倫理審查辦法》等相關法規申請并通過倫理審查，需根據手術植入物、有源植入物指導原則和相關標準，進行安全性和有效性充分驗證，包括提供生物相容性檢測報告、型式檢測報告、大動物安全性有效性報告等。

任何技術都是一把“雙刃劍”。有專家認為，在醫療領域的應用上，技術使用應本著利遠大于弊的原則，研究者和使用者要引導技術運用走向良性發展，讓患者成為受益者，避免其他負面問題出現。

“腦機接口是一項新興技術，涉及計算機、醫學、機械等多種學科，我們需要給腦機接口研究更多時間、更多寬容。”南開大學人工智能學院教授、天津市介入腦機與智能康復重點實驗室主任段峰坦言。

劉爽認為，醫生、科學家、倫理學家、法律專家間，以及醫院、研究機構和企業等需要加強溝通合作，開發出更安全、有效且經濟實惠的腦機接口設備，以造福更多精神疾病患者。