科創青年說丨他們在腦機接口技術前沿探索“三磅宇宙”的奧秘

　　大腦，重量不過三磅，卻擁有約860億個神經元。它像一座“精密宇宙”，承載著人類的記憶與情感，也隱藏著許多未解的腦部疾病謎題。

　　在微觀又廣袤的科研前沿領域，天津大學腦機交互與人機共融海河實驗室（下文簡稱“腦機海河實驗室”）的一群青年科研人員，潛心鉆研、聚力攻關，助力人類治療疾病，挖掘人體的健康潛能。

　　科幻“照進”現實

　　初次走進腦機海河實驗室，總有一種“進入”科幻電影的“不真實感”——戴上腦電極帽，背上裝有主控模塊的設備包，“現在，請想象你的右手腕長出‘第六指’，試著用它去抓握?！睂嶒炇仪嗄瓿蓡T王壯正在引導同事進行測試。

4月6日，在天津大學腦機交互與人機共融海河實驗室，科研人員進行“神工-靈犀指”的測試工作。新華社記者 李然 攝

　　佩戴機械“第六指”的測試人員，右手不斷接近桌面，機械手指緩緩張開，穩穩抓住桌子上的小球。王壯解釋稱，這款手指穿戴設備叫“神工-靈犀指”?！捌鹈`犀’，就是想表明通過腦機接口技術，大腦與‘斷聯’的手指依舊可以有聯系?！?/p>

　　另一邊，學生王君策頭戴布滿傳感器的腦電帽，隨著不同頻率和音調的聲音響起，屏幕上跳躍出經算法解碼的腦電信號。他正在使用“神工-神耳”系統，讀取大腦對聲音的真實反應，進而評估人工耳蝸的植入效果等。

　　這些場景不是在還原科幻場景，而是為了服務人類生命健康?！吧窆?靈犀指”目標是喚醒偏癱或肌張力過大的腦卒中患者的功能障礙中樞與外周神經系統，助力手部運動功能康復；“神工-神耳”旨在幫助醫生判斷聽障患兒在輔助設備下是否能聽清。

　　天津大學副校長、腦機海河實驗室主任明東表示，無論是侵入式還是非侵入式，腦機接口技術都在運動功能障礙康復、神經與精神疾病診療、視聽覺感知等醫療領域展現出明確的應用價值。

　　論文“寫在”臨床

　　在此前合作的基礎上，天津市環湖醫院與腦機海河實驗室合作的腦機接口綜合臨床試驗病區正式啟用，一系列科研成果在這里落地應用。

　　一名5個月大的嬰兒因腦積水頭顱異常膨大，皮下青紫的靜脈蜿蜒盤踞。治療團隊通過對患兒進行腦脊液循環動力學檢測，快速判斷出腦積水類型，讓醫生能在最短時間內確定治療方案，最終成功挽救了孩子的生命。

　　這款神經重癥腦積水精確客觀在線診斷系統名叫“神工-神篙”，“就像是給腦脊液通路做了一次動態心電圖。通過曲線走勢，我們能快速判斷出患兒的腦積水類型，幫助醫生把握治療時機?！蹦X機海河實驗室副主任劉秀云說。

4月29日，劉秀云（右一）和同事在天津大學藥學院單晶衍射實驗室交流。新華社記者 李然 攝

　　1988年出生的劉秀云，在天津大學從事腦科學與多個學科的交叉研究，“我們做的不只是‘認識大腦’，還要‘連接大腦’，最終‘治愈大腦’?！彼@樣概括自己的研究方向。

　　“全球約43%的人口會受到神經系統疾病的影響，如果我們的技術可以為患者提供有效的治療手段，讓患者過上更美好的生活，那么一切努力都值得。”劉秀云認為，要讓科研真正“落地”，而不是束之高閣。

　　青年“塑造”未來

　　腦機接口是未來科技的重要方向之一，它融合了醫學、計算機、電子、機械、材料等多領域的前沿理論與核心技術，是典型的交叉學科。

　　在劉秀云看來，“這種交叉像一只八爪魚，觸角伸向不同領域。當這些學科融合在一起，會為青年科學家發揮創造力提供廣闊的空間”。

2024年11月15日，實驗員在天津大學腦控系統研發與集成應用實驗室內給學生授課。新華社記者 李然 攝

　　未來計算機的能力還能怎樣提高？腦機海河實驗室青年科學家陳力群和團隊成員，就用一種極具想象力的思路給出了答案：用“生物腦”“生物眼”融合“機器身”。為了完成這個“跨界”課題，“80后”陳力群和團隊經常徹夜難眠——“懂干細胞培育的不懂腦電信號編譯，專攻硬件研發的缺乏軟件知識，大家在對方的領域幾乎都是‘文盲’?！?/p>

　　沒有捷徑，這些年輕人開始“惡補”跨界知識，生物學家學起了基礎編程，工程師研讀神經科學論文……憑著迎難而上、刻苦鉆研的韌勁，一道道技術難題被突破。

　　基礎研究與技術攻關的持續沉淀，也推動了學科建設的創新發展。近期，天津大學“腦機科學與技術”本科專業正式獲教育部批準設立，納入交叉學科門類，該專業將在國內首次直接面向本科招生。

　　“青年是最寶貴的財富?！眲⑿阍普J為，科研不僅是知識的積累，更是思維方式的塑造。

　　大腦這個“三磅宇宙”，仍有太多未知等待探索。一眾青年科研人員，正站在科研與臨床的戰場上，用青春與智慧，一步步向著答案前行。

　　策劃：萬方 邵香云

　　統籌：李鯤 許健

　　記者：張宇琪

　　設計：馮娟