編者按
2024年，是人類大腦電波被發現100周年。隨著科技的飛速發展，人類大腦與計算機之間的直接交互正在成為可能，這種前沿技術被稱為“腦機接口”。
我國高度重視腦機接口技術發展，“十四五”規劃將“腦科學與類腦研究”列為國家重點前沿科技項目，工業和信息化部等七部門聯合印發《關于推動未來產業創新發展的實施意見》，“腦機接口”被列入未來高端裝備十大創新標志性產品，多省市也提出開展腦機接口基礎研究，推動成果轉化和廣泛應用。
當前，腦機接口創新不斷：無腿者起舞、斷臂者彈琴、失語者發聲，人類靠意念指揮機械飛升，在太空實現靜默交流……腦機接口技術作為新質生產力的代表性領域之一，正在逐步重塑社會生活方式，也必將改變人類的未來。
新華社《瞭望東方周刊》特推出封面專題《腦機接口 開啟未來》專題系列稿件，全方位、多角度地展示了我國腦機接口技術取得的豐碩成果。其中，《裝上“快樂開關”》作為系列稿件之一，詳細報道了天津大學腦機海河實驗室劉爽教授團隊在精神疾病領域的創新成果。
特此節選整理，以饗讀者。
裝上“快樂開關”
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。
2024年4月18日，天津大學講席教授、醫學院副院長、腦機海河實驗室PI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。
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，同時開展了多模態無創物理刺激的閉環干預治療，產生了積極的效果，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。
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。
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
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。
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。
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。
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