國內首例,Utah陣列電極植入大腦,人體還有什麼不可替代?

與非網 發佈 2020-01-20T21:07:33+00:00

該研究院成立於2006 年 10 月,是在香港著名企業家、浙江大學查濟民名譽博士和劉璧如女士的鼎力支持下成立的浙江大學校設直屬科研機構。

當一個人由於天生或者不幸導致高位截癱,未來的生活大致分兩種:一種是輪椅上的詩和遠方,一種是病床上的怨與悲傷。無論是積極樂觀,還是消沉絕望,命運的不公讓高位截癱患者必定凡事都要依靠身邊人。

這樣的情況未來或許能夠得到改變。近日,浙江大學發布的一條微信推文在網絡上迅速引起關注。推文中視頻顯示,高位截癱的張老先生通過意念控制機械手臂,進而完成了吃油條和喝可樂的動作。

圖片來源於浙江大學官方微信公號

浙江大學的推文中有這樣一段話: 除了吃喝、社交、娛樂外,這項最新成果將有助於肢體癱瘓患者進行運動功能重建,從而提高生活質量,未來也將對輔助運動功能、失能者功能重建、老年機能增強等更多領域產生積極影響。

循序漸進,浙大的腦機接口研究

從推文上看,早在 2012 年,浙大團隊就在猴子腦中植入微電極陣列,運用計算機信息技術成功提取並破譯了猴子大腦關於抓、勾、握、捏四種手勢的神經信號,使猴子能通過自身「意念」直接控制外部機械手臂。這隻猴子有一個中文名字,叫「建輝」。

浙大的這個團隊來自求是高等研究院。該研究院成立於 2006 年 10 月,是在香港著名企業家、浙江大學查濟民名譽博士和劉璧如女士的鼎力支持下成立的浙江大學校設直屬科研機構。近年來,求是高等研究院一直組織跨學科研究力量致力於腦機接口的研究。

所謂腦機接口,即通過採集信號,實現大腦與外部設備直接交互的手段和方式,主要分為非侵入式、半侵入式和侵入式。

2014 年,人民網發布題為《中國成功在人腦中植入電極 用意念控制機械手臂》的報導揭露該項研究的積極進展。文章指出,浙江大學腦機接口研究團隊的研究人員,成功地在病人顱內植入電極,意念控制機械手,讓它完成了「石頭、剪刀、布」這一猜拳動作,這在國內還是第一次。

2017 年,浙大腦機接口項目登錄央視綜合頻道《挑戰不可能》節目。節目中,一隻大白鼠,身背晶片,腦子裡植入電極,在人類腦電波的遠程操控下,靈巧地在複雜的迷宮中左突右進、鑽洞過橋,飛奔過「沙漠」,順利到達終點。

目前,浙大團隊已經能夠讓機械手臂在患者的意念下完成了一些動作,動作複雜度有望持續提升。

全球範圍內,有多個腦機接口案例被大家所熟知,包括:霍金的神奇輪椅、巴西世界盃開幕式高位截癱患者開球、谷歌眼鏡、馬斯克的 Neuralink 公司等等。

眾多人體器官可替代

大腦,可謂是人體最最神秘的地方,現在我們似乎已經拿到了進門的鑰匙。那麼,其他「沒那麼複雜」的身體器官進展如何?

一番查詢過後,原來人體的大部分「零部件」都可以人造了。

首先是眼球。人造眼球即人造仿生眼球,是由一個內置微晶片和小型攝像頭組成,由攝像頭拍攝當前所處情況的視頻,並將這一視頻上傳給晶片,再由晶片發出命令,通過刺激神經和發送視覺信息給大腦,從而可以讓患者重獲光明。2015 年,美國科羅拉多州一名女子成功安裝了人造眼球。經過 5 個小時的漫長手術,這名患有色素性視網膜炎導致失明的女子重新見到了光明。

人造鼻子是根據原有的鼻子製作一個玻璃模具,而後注入類似蜂巢的合成物質,為幹細胞提供一個可以依附的支架,隨後撤走模具。2013 年,英國倫敦大學學院的專家們在患者手臂上最新培育出一個人造鼻子,並稱這個人造鼻子與之前患者的鼻子結構相同。

除了五官,得益於 3D 列印和仿生材料等領域的進步,人造器官目前進展迅速。

人工心臟是人工製作的心臟,基本上是由血泵、驅動裝置、監控系統、能源四個部分構成。2019 年年初,2019 年度中國醫學重大進展發布會上宣布,國產"人工心臟"取得突破入選生物醫學工程與信息學領域重大進展。2019 年 8 月 26 日,「重慶造」植入式左心室輔助系統 EVAHEART I(以下簡稱「永仁心」人工心臟)獲國家藥監局批覆上市。

圖片來源於新華每日電訊

對於肺部而言,不僅有生物移植,人造肺也取得了積極進展。2017 年,研究人員研發出一種可攜式「人造肺」,集血泵和氧合器功能於一身,小到可以放進背包里隨身攜帶。

人造胃是由英國諾里奇食品研究所的馬丁·威克姆博士及其同行研製出來的,其消化功能幾乎和人胃一樣,且具有抗酸和酶的腐蝕性能力。放進某些能導致肥胖的食物時,它還會自動發出一種「飽和」的指示。

肝臟相當於人體的一座化工廠,很多物質的代謝都在肝內進行。2012 年,蘇格蘭科學家 Will 博士率先研製出利用人體細胞列印人造肝臟組織的技術。2017 年年末,河北大學附屬醫院程樹傑教授的團隊在全球範圍內第一次使用兩台配備水冷系統的高速 LCD-SLA 3D 印表機,以 0.1mm 層厚,僅耗費 4 小時左右,採用高速光敏樹脂材料完成了肝臟所有內部結構和肝臟外殼的並行列印。目前,3D 列印肝臟已經幫助醫生將肝臟手術時長縮短了數小時。

人造腎臟作為又一種新的人造器官,已成功植入實驗鼠體內,為將來開展人體器官移植奠定了堅實基礎。2019 年美國腎臟病學會腎臟周 2019 會議上,研究小組報告說,加州大學舊金山分校的科學家已經成功地將包含功能性人腎細胞的原型腎臟生物反應器植入了豬中,而沒有任何重大的安全隱患。目前,人造腎臟植入人體臨床前的研究已大致完成,只等待倫理委員會批准。

說完五官和內臟,我們看看四肢。目前,3D 列印技術打造的人造骨骼已經很成熟。去年 4 月,北京大學第三醫院大外科主任、博士生導師劉忠軍在手術中將 3D 列印植入物植入患者體內,而植入的是人造骨髓。

此外還有通過特殊聚合體材料和智能材料打造的人造肌肉,以及氟化碳乳劑人工血液。

技術無邊界,倫理有綱常

得益於半導體、3D 列印、先進材料、尖端製造以及仿生學等領域的快速發展,人類距離人工製造「人類」已經越來越靠近,相信有一天科技水平能夠實現人造「人」。這完全有可能發生。然而,正如人造器官進行臨床試驗需要倫理委員會批准一樣,複製人就更需要受到倫理的批判指正。

科技是中性的,它的善與惡都是使用的人賦予的。

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