
國家「十五五」規劃綱要提出布局未來產業,構建全鏈條培育體系,其中明確提出推動「腦機接口」成為新的經濟增長點。香港理工大學團隊率先研發「全聲學腦機接口系統」,冀以超聲波實現無創神經調控,為柏金遜症患者帶來嶄新的治療方案。\大公報記者 林天
「全聲學腦機接口系統」由理大無創腦機接口研究中心主任、生物醫學工程學系教授孫雷及其學系博士畢業生丘志海帶領的科研團隊研發,以超聲波技術聚焦大腦深部區域。孫雷表示,系統包含超過128個獨立陣元的經顱稀疏超聲陣列,通過大量超聲波通道,並配合驅動系統,可實現每通道獨立控制和聲場精確操控。另外,動態聚焦與波束定位技術的應用,使空間分辨率可精細至四毫米以內,能夠精準調控深腦區域,減緩柏金遜症的症狀。
接受治療過程 只需戴頭盔
團隊目前已完成第一階段小鼠實驗,患有柏金遜症的小鼠受到一星期治療後,運動能力恢復明顯。孫雷介紹系統原理指出,柏金遜症是一種神經退行性疾病,發病原因主要是大腦部分神經細胞死亡,剩餘的神經細胞仍按原有指令工作,導致整體多巴胺分泌不足,患者進而產生運動障礙;而系統可通過超聲波發出指令,「令剩下的細胞工作更努力一點」,分泌更多多巴胺,以平衡身體失能的機制。孫雷提醒,神經退行性疾病導致細胞死亡不可逆轉、無法根治,即使使用新技術,亦只能減緩其發展。
孫雷指出,現時主流腦機接口技術各有局限,侵入式技術需要透過開顱手術,將電極植入大腦,安全性較低且手術過程不可逆,而傳統的電學非侵入式技術,則受限於技術,精準度有限,而「全聲學腦機接口系統」,則平衡了技術的安全性和精準性,患者只需佩戴頭盔,即可接受治療,設備反應速度快達毫秒級,進行一次治療即可維持一段時間。未來團隊會推出輕便的家用版裝置,協助患者居家治療。
團隊臨床研究招募100患者
孫雷表示,現時腦機接口領域競爭激烈,惟競爭對手的研究尚未有設備面世,團隊的研究成果居於領先地位。他指出,團隊以聲學作為腦機接口的研究途徑具有突破性,傳統腦機接口研究注重電學,局限性大,有研究團隊已進行十年相關研究未有成果,可行性仍未可知;另外,電學研究方面,美國雖起步較早,但在聲學方面的成果,研究團隊目前已成為領頭者。
團隊目前正對猴子等大型動物進行實驗,並已經通過20名年長患者驗證超聲波技術的安全性,未發現不良反應。未來團隊將擴展研究規模,聯合內地五間頂級醫療中心,招募100名柏金遜症患者進行臨床研究。另外,團隊預計擴展超聲神經調控技術的應用,協助治療抑鬱症、進行體重控制和睡眠調節等。