脑机接口技术又称为脑机融合感知技术，是以计算机、电极、芯片等外部装置设备代替神经、肌肉等生理中介结构，实现大脑与外界信息交互的新型通信控制技术。这一颠覆传统人机交互的新型技术，融合了脑科学、神经科学、信息科学、材料科学、生物科学、系统科学、医学工程等多学科专业知识，将生物学意义上的大脑与人造智能设备融为一体，通过实时感知和翻译意识，实现机器与人类的信息交换。

　　当前，医学健康领域是脑机接口技术最大的应用市场之一。脑机接口技术开启了一条非常规大脑信息输出通路，可以实现大脑与外部设备的直接交互。在为运动障碍或交流障碍患者提供可选择的与外部世界交流的渠道方面，研究人员已利用脑机接口技术初步形成了用于实验室测试的系统，在不久的将来，相关产品有望被广泛应用于临床。随着现代医学对大脑结构和功能的不断探索，人类对于视觉、听觉、运动、语言等大脑功能区有了更加深入的认识。利用脑机接口技术获取上述大脑功能区的信息并进行分析，将有助于神经精神系统疾病诊断、筛查、监护、治疗与康复等工作的开展。

　　肢体运动障碍诊疗

　　导致肢体运动障碍的疾病有很多，如脑出血、脑外伤、脑卒中等都可导致患侧脑区对应的肢体控制功能受损。除了上述疾病导致的运动功能障碍外，运动神经元受损引发的肌萎缩侧索硬化症（渐冻症）也属于患者具有肌肉萎缩无力表现的严重运动障碍。

　　在肢体运动障碍诊疗领域，脑机接口技术的运用可有效帮助患者改善疾病状态、提高生活质量，起到辅助治疗的效果。具体来讲，脑机接口技术具有改善、恢复、替代三种功效。其中，脑机接口的改善功效有利于对脑外伤、脑卒中和癫痫等疾病的治疗。脑机接口的恢复功效有利于对患有脑卒中的上下肢运动功能障碍患者的康复训练，促进患者恢复运动皮层的神经可塑性。同时，脑机接口的恢复功效也有利于对肌无力和脊髓损伤等疾病的恢复。脑机接口的替代功效是指，相关设备（如脑控假肢、脑控轮椅和脑机通信系统等）可为肌萎缩侧索硬化症、闭锁综合征、重症肌无力或失语症等疾病患者提供辅助性工具，帮助患者开展日常生活活动。

　　脑机接口技术在肢体运动障碍诊疗领域的应用方式主要有两种：一种是辅助性脑机接口，即通过脑机接口设备获取患者的运动意图，从而实现对假肢或外骨骼等外部设备的控制；另一种是康复性脑机接口，由于中枢神经系统具有可塑性，利用脑机接口设备直接作用于大脑进行重复性反馈刺激，可以增强神经元突触之间的联系，在一定程度上实现修复目的。

　　精神疾病诊疗

　　近年来，精神疾病患病率持续升高，越来越多的特定人群对于精神和心理健康的改善有着迫切需求。以抑郁症为例，有研究发现，有接近30％的抑郁症患者属于难治性抑郁症,传统的药物治疗、物理治疗以及认知行为治疗方法对该类抑郁症患者的治疗效果欠佳。脑机接口技术的发展，有望大幅提高针对部分疑难性精神疾病（如强迫症、抑郁症、精神分裂症等）的研究和诊疗水平。

　　脑机接口设备可基于输入式脑机接口等技术发挥神经调控作用，促进异常脑结构及其功能可塑性正向发展，从而促进神经精神疾病康复。

　　与其他生理信号相比，脑电信号可以提供更多深入、真实的情感信息。脑机接口设备可通过学习算法，提取脑电信号特征，实现对多种情绪（如悲伤、愤怒、恐惧、惊讶、愉悦、平静等）的判断和分析，从而用于抑郁症、焦虑症等神经精神类疾病的发病机制研究和辅助治疗。此外，利用脑机接口设备开展的神经反馈训练也可在抑郁症、焦虑症等精神疾病康复治疗方面发挥积极作用。

　　目前，国内外越来越多的科研机构和科技公司正在开展用于精神疾病诊疗的脑机接口技术相关研究。例如，马斯克旗下的神经科学公司Neuralink致力于通过脑机接口技术解决精神分裂症和记忆力丧失等精神疾病。在我国，2020年12月，上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口及神经调控中心正式成立，该中心的第一个临床脑机接口研究项目——“难治性抑郁症脑机接口神经调控治疗临床研究”同时启动，旨在通过多模态情感脑机接口和脑深部电刺激方法治疗难治性抑郁症。

　　意识与认知障碍诊疗

　　许多患者因颅脑外伤、脑卒中、缺血缺氧性脑病等疾病陷入昏迷，继而进入长期意识障碍状态，即处于植物人状态。目前，针对该类疾病患者尚无系统、规范的治疗方式。如何加快意识障碍患者的意识与认知功能恢复，已成为亟待解决的临床问题之一。

　　通过脑机接口设备获取并分析患者的脑电信号，可以掌握患者的意识状态，实现意识障碍诊断与评定、预后判断，甚至能够与意识障碍患者实现交流。具体的操作方式是：通常采用患者自己的名字、照片等信息，将声音、图像、触感等作为靶刺激，以小概率出现，而将其他无关刺激以高概率随机出现；再利用脑机接口设备获取患者受到靶刺激后的脑电信号，分析患者意识状态。部分患者可能会对靶刺激有特异性反应，这种脑电交流有助于医生判断患者是否有唤醒康复的可能，从而采取针对性治疗措施。

　　癫痫和神经发育障碍诊疗

　　癫痫诊疗领域是脑机接口技术最早应用的领域之一。癫痫与大脑皮层神经发育缺陷密切相关，其发作状态的典型表现为电生理异常。脑电波一直是癫痫临床诊断的重要指标。

　　随着脑功能和疾病相关研究的逐渐深入，以及相关设备与技术的不断发展，脑机接口技术在癫痫诊疗领域已有相对成熟的应用。具体的操作方式为：通过脑电波传输和判断癫痫患者的大脑功能和疾病相关信号，对颅内电极的电刺激发出指令，诱发患者功能区响应，再通过切除手术、热凝手术、激光损伤等技术改善和治疗大脑癫痫网络。

　　值得关注的是，除了医学领域外，脑机接口技术在日常生活等其他领域也有良好的应用前景。例如，脑机接口技术可通过测量和提取人脑中枢神经系统信号，实现对外部家居设备的操控，还能通过外部设备对神经系统产生刺激和神经反馈，实现对中枢神经系统的调控，从而使人脑与外部设备之间形成具有神经反馈调控的闭环系统，实现人机或脑机的智能融合。

　　脑机接口技术被誉为“人工智能的下一步”，其巨大的应用潜力吸引着研究人员不懈攻关。可以预见，脑机接口技术将在全球市场掀起新的科技浪潮。

　　（作者单位：火石创造）

(责任编辑：谯英固)