近日,麻省理工學院媒體實驗室(MIT Media Lab)的研究團隊在《自然·生物技術》上發表一項最新成果,科學家們研發了一種比頭發絲更細的腦機接口芯片,未來無需開顱,全程僅需一次簡單的靜脈注射,就能將這種微型“導彈”精準遞送至大腦病灶部位,有望用于帕金森、癲癇等神經系統疾病的治療,也為生物醫學工程的研究開辟了新的前景。
MIT研究團隊介紹稱,該技術目前處于基礎研究向應用轉化的早期階段,并首次在活體動物中完成了完整的體內實驗驗證,由免疫細胞作為載體,通過靜脈注射方式,將這種微型腦機接口設備以非侵入式的方式植入腦部,實現神經調控。
目前的腦機接口植入手術大部分為侵入式手術,醫生需要切開患者的頭皮,用電鉆在顱骨上開孔,將電極插入腦組織深處。即使是相對微創的血管內電極,也需要通過血管進行手術操作,且無法精確到達大部分腦區。而現有的非侵入性腦刺激技術,如經顱磁刺激,又缺乏足夠的精準度。
在這一背景下,MIT研究團隊使用了一種全新的有機半導體材料制成腦機接口微芯片,并采用“點擊化學”的技術,將這種微型設備牢固地粘附在免疫細胞表面,通過靜脈注射的方式注入小鼠體內。由于免疫細胞天生具有識別炎癥的能力,當身體某處發生炎癥時,這些細胞會自動識別化學信號,穿越血管壁,甚至突破嚴密的血腦屏障,精準地聚集到炎癥部位,因此能為腦機接口芯片提供“自動導航”,精準觸達大腦病灶部位。
但研究人員同時強調,任何新型醫療技術要走向臨床應用,都需要經過漫長的安全性和有效性的驗證。這種全新的腦機接口技術的意義在于提供了一種新的研究方式,巧妙地利用生物的免疫機制對炎癥的識別能力,對神經系統疾病進行干預,可能為未來的生物醫學工程開辟新的方向。
資助了MIT研究的天橋腦科學研究院團隊對第一財經記者表示:“最新發表的腦機接口技術展現了新的應用場景,在不久的將來,治療某些腦部疾病有望像注射疫苗一樣簡單,僅通過一次靜脈注射,微型的‘智能導彈’就能自動找到病灶,在醫生的無線控制下實現精準治療。”
這一研究成果的發布正處于腦機接口臨床應用加速的階段。在國家藥監局醫療器械技術審評中心(CMDE)近日公布的創新醫療器械特別審查申請審查結果公示名單中,由上海階梯醫療科技有限公司申請的 “植入式無線腦機接口系統”,正式進入 “創新醫療器械特別審查程序”(即“創新綠色通道”),這也是我國首個進入國家藥監局創新特別審查程序的侵入式腦機接口產品。
業內人士表示,這標志著中國的侵入式腦機接口技術在完成臨床后,正式打通了從“實驗室”走向“市場”的注冊審批快車道,產業發展將進入加速期。
腦機接口技術擁有“讓盲人看見”“讓失語者說話”的潛力。復旦大學附屬華山醫院神經外科醫生吳澤翰日前在介紹該院腦機接口首例患者植入情況時稱,腦機接口技術未來不僅有望惠及更多癱瘓、失語、神經功能障礙患者,甚至能讓失去意識的人更快地蘇醒。
吳澤翰表示,腦機接口的發展,離不開材料學、人工智能、集成電路、醫學等多學科的合作。為此,華山醫院也自主研發了腦功能定位導航系統,能把開顱后尋找腦機接口植入位點的時間,從原來的幾個小時壓縮到3分鐘,并牽頭成立了“iBRAIN侵入式腦電數據聯盟”,希望訓練出自己的腦科學領域的ChatGPT