今年3月，國家醫(yī)保局正式發(fā)布《神經系統(tǒng)醫(yī)療服務價格項目立項指南》，其中專門為雙向腦機接口新技術單獨立項，設立了“非侵入式腦機接口適配費”和“無創(chuàng)神經刺激治療費”等價格條目。這標志著腦機接口技術開始真正從實驗室走入臨床，為臨床腦神經精神相關疾病診斷和治療帶來新的變革。

“腦機接口技術蘊含著治療抑郁癥新的希望?！北本┐髮W第六醫(yī)院（精神衛(wèi)生研究所）研究員閻浩看到這條消息后，暗暗給自己打氣：用類似新型設備探索抑郁癥等疾病診治的臨床試驗要加速了，“可做的事真不少”。

故事要從4年前的一通電話說起。

一拍即合，他們決定試試看

2021年剛入秋，閻浩接到了一通電話，來電人是自動化所研究員左年明。自動化所和北京大學第六醫(yī)院有著多年的合作歷史，左年明找上門，她并不意外。

“他說想要試試用腦機接口技術診療抑郁癥?！遍惡聘嬖V《中國科學報》，她第一反應是，這事兒已經不新鮮了，目前已有經顱電刺激、經顱磁刺激和深部腦刺激等干預手段用于臨床治療，不過之前這些技術只是外部設備對人腦的調控，并沒有實現人腦與外部設備的雙向通信，還并非嚴格意義上的“腦機接口”。

“最大的挑戰(zhàn)是怎樣在無創(chuàng)條件下，精準調控特定腦區(qū)，同時適應患者的個體化治療需求?！遍惡普f。

憑著對自動化所的了解，她知道，左年明不會無故找到自己。果然，聽了他介紹的新技術，閻浩眼前一亮。

在領域已有各種調控手段之外，左年明的團隊著重探索了另外一條技術路線：一款集成度更高、可穿戴的雙向腦機接口設備。特別地，這款設備非常小巧，總重量只有不到200克。

左年明團隊開發(fā)的可穿戴的雙向腦機接口設備。

左年明告訴《中國科學報》，這項得到了國家重點項目特別資助的技術設備研發(fā)，目前還未見有國際同行有類似的成果報道。作為項目首席科學家，他希望這項持續(xù)多年的原創(chuàng)研發(fā)能盡快在臨床上發(fā)光發(fā)熱。

“我們團隊從2018年就啟動了相關研究?！弊竽昝鹘榻B說，這是一種無創(chuàng)、可穿戴式、雙向腦機接口技術，患者佩戴對應設備后，基于片上計算功能，能夠一站式實現對其腦神經活動的檢測、識別和調控。更重要的是，這項技術在臨床上無需傳統(tǒng)的腦電帽及導電膏、“即戴即用”，小型化高度集成式的開發(fā)，讓臨床試驗變得簡單易操作。

閻浩被打動了。可穿戴的小型化設備，能夠實現隨時隨地、隨身的檢測治療，患者接受度更高，這正是臨床試驗乃至未來家庭或社區(qū)醫(yī)院普及推廣的關鍵。

她告訴《中國科學報》，無論是服藥還是做心理干預，抑郁癥患者常常因不能堅持治療而貽誤病情。而傳統(tǒng)的腦電檢測或調控設備，一方面體積大、設計復雜且需要配備腦電帽，而且大部分只有單一檢測或調控的功能，所以也無法獲得個體受試者的腦活動從而實現個體化閉環(huán)調控，非常限制其在臨床上的應用。如何實現設備小型化、可穿戴、雙向閉環(huán)，一直是個“大號攔路虎”。

“我們小型化、可穿戴的閉環(huán)設備，加上配套的電腦端或手機端軟件，患者即便是租借設備、居家治療，診治數據也會（在患者授權后）自動傳回醫(yī)院，這將大大降低病人持續(xù)接受治療的難度?！弊竽昝髡f，“而且，與傳統(tǒng)抗抑郁藥物需要4至6周才能顯現療效相比，神經調控的起效時間可能會更具優(yōu)勢?！?/p>

兩人一拍即合，決定試試這款設備在臨床上的“成色”。

左年明正在測試設備。

想實現“不吃藥治療抑郁癥”

抑郁癥，是大家共同的敵人。

在牛津通識讀本《抑郁癥》一書的中譯本序言中，中國科學院院士、北京大學第六醫(yī)院院長陸林這樣描述抑郁癥：“請想象有一只黑狗，緊隨在你的身邊。它以攝取你的所有情緒為食，之后它長得越來越高、越來越大，讓你難以擺脫它的糾纏……抑郁癥就是這樣一只黑狗?！?/p>

“它看似很常見，卻是僅次于癌癥的人類第二大殺手?！标懥址Q，根據世界衛(wèi)生組織的估算，全球有超過3億抑郁癥患者，而根據2019年我國精神疾病的流行病學調查研究結果，抑郁癥的終身患病率高達6.9%。不過，他也表示：“抑郁癥就像心靈上的一場感冒，和其他疾病一樣，是可以治愈的?！?/p>

“世界衛(wèi)生組織預測抑郁癥將在2030年成為全球社會負擔最重的疾病，也是我們團隊一直關注的臨床應用問題?！弊竽昝鞲嬖V《中國科學報》，他所在的研究團隊對腦網絡、腦功能有許多研究積累，隨著腦機接口技術的發(fā)展，他們琢磨著讓這些技術在應用上“向前走一步”。

左年明認真地跟記者說：“我們的設想是，快速、準確、客觀地診斷抑郁癥，讓不吃藥治療也能抑郁癥成為可能?！?/p>

抑郁癥治療不用藥，可以，那就來點腦刺激——采用電流調控的方式治療抑郁癥等精神疾病，是神經科學與臨床醫(yī)學多年來的熱點。但是，傳統(tǒng)神經調控存在明顯缺陷：調控方式主要根據醫(yī)生的經驗決定，包括調控的位置（靶區(qū)）及調控電流（幅值、頻率、相位），缺乏個體化閉環(huán)調控方式，無法做到“對癥下藥”，這也是近年來國際臨床醫(yī)學同行呼吁的核心問題。

“我們結合團隊前期在抑郁癥腦網絡機制方面的研究積累，提出了個體化閉環(huán)調控的想法?！弊竽昝鹘榻B說，同時得益于團隊成員在電子技術、計算機、人工智能、腦科學等方面的交叉背景，他們研發(fā)了這款可穿戴的閉環(huán)調控設備。

所謂“閉環(huán)”，就是既能檢測診斷、也能實時個體化治療干預；體現在腦機接口設備上，就是同時兼具“控腦”和“腦控”兩種功能。

左年明介紹道：“腦機接口設備將大腦與外設建立聯(lián)系，可以實現腦與外部設備的信息交換。按照信息流的方向，可以分為‘腦控’和‘控腦’兩類。其中‘腦控’實現了將腦信號解碼給外部設備，‘控腦’則可以通過電、磁、聲、光、熱等手段，將物理能量寫入大腦來干預神經元的活動，因此也叫神經調控?！彼硎荆竽X的神經元是個“積極分子”，會主動學習調整，通過電刺激等方式可以起到調節(jié)神經活動、改變認知行為的效果。相較于藥物治療，物理神經調控一般來說觀察到的副作用更小。

而對于臨床腦疾病應用來說，“雙向”腦機接口有望實現抑郁癥等疾病診斷“發(fā)現問題”到疾病治療“解決問題”的完整閉環(huán)。

“個體化的閉環(huán)調控一定是接下來的發(fā)展趨勢?！弊竽昝髡f，他一直對基于腦機接口的檢測診斷和物理治療有很高期待，這也是他找到閻浩尋求臨床合作的動因。

團隊成員在調試設備。本文圖片均由受訪者提供

上臨床，有好消息

畢竟是實驗室開發(fā)的設備直接上臨床，左年明認真地做了準備。

“因為是比較新的技術，北大六院也是國內精神疾病診療的標桿，所以臨床倫理委員會審核非常嚴格?！弊竽昝鞲嬖V《中國科學報》：“在臨床倫理審批中，專家們除了關注設備的安全性，也很關心設備相比本領域已有類似設備的差異化優(yōu)勢。我們都詳細呈現了相關的第三方檢驗報告，以及閉環(huán)調控相關的參數優(yōu)勢?！?/p>

在順利通過倫理審查和獲得臨床試驗許可后，接下來，就是“實戰(zhàn)”檢驗了。

首先是抑郁癥患者的檢測識別。閻浩告訴記者，左年明團隊提供的可穿戴腦機接口設備，能夠在無創(chuàng)、無需導電膏（使用鹽水電極）的快速穿戴條件下，準確判別就診者是否為抑郁癥患者，“準確率達到90%（以臨床標準量表診斷為參照）”。

“目前它能夠較好地區(qū)分健康人群和抑郁癥患者?！遍惡普f，從輕便型設備的角度出發(fā)，它的穩(wěn)定性表現不錯，“貴在能夠保持數據采集的一致性”。

接下來，他們希望嘗試對抑郁癥患者進行臨床分型及精準干預治療?！熬珳史中湍軌驇椭t(yī)生更準確地提供治療，包括腦刺激這種物理調控?！遍惡普f，“抑郁癥患者的個體差異很大，精準分型將直接影響干預效果?！?/p>

在左年明這里，抑郁癥患者的分類分型，其實就是“定量”——對腦信號的精準解碼。

“腦信號解碼算法，對信號的準確性和實時性都有較高要求，這是傳統(tǒng)的腦機接口的難題，而基于我們可穿戴的設備會更難，因為信號通道少——最少配置是4通道或16通道?！弊竽昝鹘忉?。

不過，盡管難，團隊也在基于他們小型化設備的情感障礙，尤其是抑郁癥診斷解碼方面下足了功夫，過程中還采用了人工智能技術，并形成了系列學術論文及技術發(fā)明專利。

但這方面的工作面臨的情況仍然復雜。閻浩告訴記者，包括抑郁癥在內的情感障礙發(fā)生后，影響的是多個腦區(qū)；加之個體之間的差異，分類分型要照顧到的方面較多；而且即便是同一患者，在不同時間段、不同環(huán)境、不同情緒條件下測試，得到的結果也有所不同。

這些問題的存在，讓他們的臨床試驗難以盡快走向大樣本?！霸谠\斷判別、干預治療這方面，我們還有許多工作要做?！遍惡普f，另外，干預治療由于需要一個周期才能評估療效（一般是在持續(xù)兩周以上；藥物治療的周期則一般為4~6周以上），采集大樣本數據也比較困難。

但仍然有好消息。

“從目前已有的20多例完整隨訪樣本來看，我們在常規(guī)用藥基礎上疊加調控，其效果比單純同樣用藥的效果要好很多，已經超過了統(tǒng)計顯著性，這些初步結果給了我們很大的信心?！弊竽昝髡f。

他告訴記者，如今，他們正擴大研究，在全國近十家醫(yī)院進行更大樣本的采集，一方面想驗證該診斷和個體化閉環(huán)調控方案的廣泛有效性，同時探索是否有更有效的個體化調控范式能更有效地治療抑郁癥。

“這可能需要用到基于個體化腦功能數據的數字孿生腦建模方式，以進行腦網絡動態(tài)變化仿真計算評估。”左年明展望道。

來源：中國科學報