科创青年说丨他们在脑机接口技术前沿探索“三磅宇宙”的奥秘 ...

陈雁雁

  大脑，重量不过三磅，却拥有约860亿个神经元。它像一座“精密宇宙”，承载着人类的记忆与情感，也隐藏着许多未解的脑部疾病谜题。
+ J5 t' V5 O- K  在微观又广袤的科研前沿领域，天津大学脑机交互与人机共融海河实验室（下文简称“脑机海河实验室”）的一群青年科研人员，潜心钻研、聚力攻关，助力人类治疗疾病，挖掘人体的健康潜能。
  科幻“照进”现实
  初次走进脑机海河实验室，总有一种“进入”科幻电影的“不真实感”——戴上脑电极帽，背上装有主控模块的设备包，“现在，请想象你的右手腕长出‘第六指’，试着用它去抓握。”实验室青年成员王壮正在引导同事进行测试。
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  4月6日，在天津大学脑机交互与人机共融海河实验室，科研人员进行“神工-灵犀指”的测试工作。新华社记者 李然 摄
( J! c: u5 p- |# j  佩戴机械“第六指”的测试人员，右手不断接近桌面，机械手指缓缓张开，稳稳抓住桌子上的小球。王壮解释称，这款手指穿戴设备叫“神工-灵犀指”。“起名‘灵犀’，就是想表明通过脑机接口技术，大脑与‘断联’的手指依旧可以有联系。”
2 |) ]- g3 f) u1 d$ V6 U  另一边，学生王君策头戴布满传感器的脑电帽，随着不同频率和音调的声音响起，屏幕上跳跃出经算法解码的脑电信号。他正在使用“神工-神耳”系统，读取大脑对声音的真实反应，进而评估人工耳蜗的植入效果等。
  这些场景不是在还原科幻场景，而是为了服务人类生命健康。“神工-灵犀指”目标是唤醒偏瘫或肌张力过大的脑卒中患者的功能障碍中枢与外周神经系统，助力手部运动功能康复；“神工-神耳”旨在帮助医生判断听障患儿在辅助设备下是否能听清。
  天津大学副校长、脑机海河实验室主任明东表示，无论是侵入式还是非侵入式，脑机接口技术都在运动功能障碍康复、神经与精神疾病诊疗、视听觉感知等医疗领域展现出明确的应用价值。
  论文“写在”临床
. q2 M* ^& d2 @  在此前合作的基础上，天津市环湖医院与脑机海河实验室合作的脑机接口综合临床试验病区正式启用，一系列科研成果在这里落地应用。
  一名5个月大的婴儿因脑积水头颅异常膨大，皮下青紫的静脉蜿蜒盘踞。治疗团队通过对患儿进行脑脊液循环动力学检测，快速判断出脑积水类型，让医生能在最短时间内确定治疗方案，最终成功挽救了孩子的生命。
+ N2 O  R! W1 b/ F  这款神经重症脑积水精确客观在线诊断系统名叫“神工-神篙”，“就像是给脑脊液通路做了一次动态心电图。通过曲线走势，我们能快速判断出患儿的脑积水类型，帮助医生把握治疗时机。”脑机海河实验室副主任刘秀云说。

  4月29日，刘秀云（右一）和同事在天津大学药学院单晶衍射实验室交流。新华社记者 李然 摄
  1988年出生的刘秀云，在天津大学从事脑科学与多个学科的交叉研究，“我们做的不只是‘认识大脑’，还要‘连接大脑’，最终‘治愈大脑’。”她这样概括自己的研究方向。
& m& G# N. g5 Q* k5 C/ m" J  “全球约43%的人口会受到神经系统疾病的影响，如果我们的技术可以为患者提供有效的治疗手段，让患者过上更美好的生活，那么一切努力都值得。”刘秀云认为，要让科研真正“落地”，而不是束之高阁。
- _9 [/ a4 I1 m" G4 V/ b4 c  青年“塑造”未来
! X" f' X1 K+ ]) Y  K9 b  脑机接口是未来科技的重要方向之一，它融合了医学、计算机、电子、机械、材料等多领域的前沿理论与核心技术，是典型的交叉学科。
; J' Q2 w* j: I' Z: f6 ?5 N9 G  在刘秀云看来，“这种交叉像一只八爪鱼，触角伸向不同领域。当这些学科融合在一起，会为青年科学家发挥创造力提供广阔的空间”。

7 h9 q5 s2 N- F+ h, t3 ~$ d  2024年11月15日，实验员在天津大学脑控系统研发与集成应用实验室内给学生授课。新华社记者 李然 摄
$ b/ T% e2 s8 S$ ]2 y% |9 N$ g  未来计算机的能力还能怎样提高？脑机海河实验室青年科学家陈力群和团队成员，就用一种极具想象力的思路给出了答案：用“生物脑”“生物眼”融合“机器身”。为了完成这个“跨界”课题，“80后”陈力群和团队经常彻夜难眠——“懂干细胞培育的不懂脑电信号编译，专攻硬件研发的缺乏软件知识，大家在对方的领域几乎都是‘文盲’。”
: I9 a  }5 H" g+ K# C  没有捷径，这些年轻人开始“恶补”跨界知识，生物学家学起了基础编程，工程师研读神经科学论文……凭着迎难而上、刻苦钻研的韧劲，一道道技术难题被突破。
  基础研究与技术攻关的持续沉淀，也推动了学科建设的创新发展。近期，天津大学“脑机科学与技术”本科专业正式获教育部批准设立，纳入交叉学科门类，该专业将在国内首次直接面向本科招生。
- i" _  y, P! @8 J- ?  “青年是最宝贵的财富。”刘秀云认为，科研不仅是知识的积累，更是思维方式的塑造。
! z9 ]+ r; m% q# K, l# m  大脑这个“三磅宇宙”，仍有太多未知等待探索。一众青年科研人员，正站在科研与临床的战场上，用青春与智慧，一步步向着答案前行。
  策划：万方 邵香云
  统筹：李鲲 许健
  记者：张宇琪
( _) h8 v, a& k. C+ V9 m0 }  设计：冯娟