蒋田仔院士:“脑图谱”是脑健康与脑机接口设备研发的核心要素

11月22日,由海口市科学技术工业信息化局、芯原股份联合主办的“第三届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛”在海口召开。欧洲科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员、中科脑健康与智慧医疗研究院院长蒋田仔做了主题为《脑健康与脑机接口创新医疗器械研发》的主题演讲,介绍了脑机接口技术对于脑健康产业所带来的机遇与挑战。

根据研究数据显示,中国医疗器械市场增长潜力巨大,近20年每年的年复合增长率高达20%左右,中国也已经成为世界第三大医疗器械市场。国家在政策方面也给予非常高度的支持,从2014年创新医疗器械特别审批程序,2018年又更新了,鼓励创新,特别是海南自贸港开通以后对出海带来了非常难得的机会。

此前,国内大型医疗器械设备90%以上都是从国外进口,现在国产完全自主可控已经非常多,芯片是所有医疗器械的灵魂,没有这个东西很难往前进行。现在进入到智能化的时期,十年作为一个跨度来谋划,无论是哪个计划,都把“脑健康”作为非常重要的板块推动,特别是“脑计划”。

关于脑检测主要是检测人脑基本的活动改变,特别是疾病状态下。人脑是神经元,大部分都是宏观上检测,有磁共振、CT。其中,CT主要检测形态、而不是功能。因此,脑机接口成为了脑功能功能检测的一大发展方向。

现在做脑机接口大部分是脑电,2012年国家开始成立重大项目,把脑电血氧保护度等等叫功能激活,把电信号和血氧的信号整合到一起,提出光电同步脑活动检测的概念。在这个基础上希望研发出,检测到血氧保护度,又能检测到脑电,因为血氧保护度提供人脑活动、电位信息,提供空间系数,可以通过云定位追溯回来。在这个基础上,发展初了一系列的产品,NEG多模态脑成像仪等,一部分产品已经在欧洲产业化。另外一个检测方式——磁信号检测也非常重要,而且对脑机接口至关重要,因为磁信号比电信号稳定。

现在脑磁信号检测有两类,但都需要磁屏蔽,屏蔽以后才能检测人脑的活动。蒋田仔表示:“去年我们做了一个很大的设备,在自然环境下就可以检测到脑际,现在已经把心脏磁信号做出来了,把一个盘子装到心脏就可以检测,现在脑磁之间有两个数量值,争取一年之内做出来。至于怎么落地还在考虑当中。”

蒋田仔指出,脑机接口不仅可以检测脑健康,还可以解码人脑。作为下一代脑机接口,无论是活动检测,还是便携的脑图都是非常重要的手段。

在脑调控方面,脑机接口也是很重要的手段。“我认为脑调控实际是解码人脑,所以分为脑控与控脑,无论是脑控还是控脑,脑图谱是根本的,脑控是运动控制还是视觉替代,要找准在什么地方解码,脑机接口还是比较简单的。未来跟情绪相关的,所以脑图谱更重要,发展已经有一百多年,有三个里程碑,不仅提供方法,更重要是提供连接图谱,绘制一个全新的图谱,未来无论做脑控还是控脑,这是最基本的基础。”蒋田仔说道。

为什么脑网络图谱这么重要?习总书记在2016年科技三会讲话中,谈到破解创新发展科技难题时就曾指出:脑连接图谱研究是认知脑功能并进而探讨意识本质的科学前沿,这方面探索不仅有重要科学意义,而且对脑疾病防治、智能技术发展也具有引导作用。这就把脑网络图谱放在非常重要的位置。

“以帕金森为例,药物治疗还不算先进调控,20%会发生一些功能改变,30%无效。为什么会这样?从图谱的调控就可以清楚看到,运动障碍会导致严重的问题。怎么解决这个问题?脑图谱就是重要的工具,它可以告诉你放在什么地方,所以后面又提出脑网络组图谱引导的先进图谱,这是最核心的。

无创神经调控也面临着很大的挑战,主要是怎么找到合适的调控靶点,要以什么方式调控,这都是没有解决的问题。脑网络组图谱就可以从粗糙到精准,到底以什么角度放,无论是磁电场还是电场都需要,需要一个精准的位置图谱。在脑网络组图谱的技术下,每个人应该以什么角度来放。更重要的一点,未来绝对要做到闭环,调控的过程中,就知道调控有没有效果,这是真正意义上做的事情。

蒋田仔指出,脑调控应用场景非常广泛,从无创到微创,脑网络图谱与脑机接口都有很重要的意义。未来要把这个领域推到一个高度,一是基础研究,解决靶点怎么放,不同的疾病调控哪个靶区,现在通过技术研究,用脑图谱构建一个数字,在数字就可以找到每一个疾病最优的靶点,最后把调控有效无效的机理说清楚。另外是闭环的设备研发,无论是前面提到的脑控还是控脑,如果是在脑电或者是已有的设备很难突破。戴总这一点做得非常好,传感、芯片加上处理,三位一体才能把大设备做成可穿戴,需要从0到1的突破。

最重要是在图谱方面,无论是宏观还是微观,有这个知识之后,才能模拟战略性信号怎么产生,有了这些东西才可以做模拟的实验,最后再用到临床。

据蒋田仔透露:“人脑各种各样的疾病非常多,每一个都非常严重。以抑郁症为例,难治性抑郁怎么通过行政调控治好,比如说产后抑郁,怀孕的抑郁不能吃药,只能通过物理影响,所以我们专门以产后抑郁为主,偏僻的地方产后抑郁反而很多。产业化的整体布局主要是三条线:一是中科博锐,另外是以治疗为主,先把不精准的设备通过先进调控机器人精准化;二是做到便携式设备,马上开始产业化;三是从精准到便携再到可穿戴,其实电磁已经做出来了,科技委投了2400万元,未来也会产业化,现在也和中科博锐合作。”

编辑:芯智讯-浪客剑

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