脑机接口开机后，患者吕先生成功拿起训练圆柱。 李伟博 摄
记者体验脑机接口设备。项馨雨 摄
“十五五”规划建议中，“前瞻布局未来产业”的表述引人注目。“脑机接口”被点名，意味着这项游走于科幻与实验室的技术，正迈向产业化的大门。
当思想能直接驱动机械，当瘫痪的肢体有望被“唤醒”，科技正让“心想事成”从一句祝福，逐渐变成真实的可能。
当聚光灯投向这项充满未来感的科技时，我们更渴望知道：在河南，在现实的医院病房与康复训练室里，脑机接口究竟是如何运作的？它为那些被疾病禁锢的人生，带来了怎样真实而细微的改变？那些承载着意识与希望的微弱电信号，究竟是如何被科研人员捕捉、破译，并最终搭建起连接大脑与外部世界的崭新桥梁？
近日，记者走进临床一线与科研企业，触摸这场静默革命在中原的温度。
当他第一次握住了那颗葡萄
12月4日上午9点，平顶山叶县龙泉镇。47岁的吕先生在妻子的帮助下，从轮椅挪到卧室的桌前。一天中他最期待的时刻——脑机接口康复训练，即将开始。
两年半前，一场意外坠落导致他脊髓受损，高位截瘫。曾经轻而易举的抓握动作，成了遥不可及的奢望。
转机出现在今年。经过严格筛选，吕先生成为河南省人民医院一项前沿临床试验的河南首位受试者。这项关于半植入式脑机接口的研究，目标是为颈髓损伤导致运动功能障碍的患者重建部分运动能力。
7月18日，在省人民医院手术室里，该院神经外科主任王斌带领团队，在吕先生的头皮下、颅骨与硬脑膜之间的空隙，植入了两枚约一元硬币大小的电极。
“这就像在大脑指挥运动的核心区域——感觉运动皮层，悄悄地放置了一个高灵敏度的‘监听站’。”王斌解释道。后续，采集到的神经信号将通过外部处理器进行解码，然后绕过他受损的脊髓，驱动外骨骼带动手部运动。
一个多月后的开机测试结果，令人振奋：脑电信号稳定，系统对运动意图的解码正确率高达95%。
自那以后，每日的训练成了吕先生雷打不动的必修课。
12月4日这天，记者通过视频连线，见证了他的训练过程。妻子帮他佩戴好外部处理器和传感设备。他凝神静气，注视着桌上放置的彩色九宫格和一个木块，深吸一口气，开始了关键的“运动想象”——在脑海中勾勒出“抓住那个方块，移动到蓝色格子”的完整过程。
几秒钟后，在脑机接口系统解码驱动下的气动手套开始辅助运作，他的右手缓缓向前伸出，五指逐渐合拢，稳稳地抓起方块，然后平移，准确无误地放入了指定的蓝色格子。
“如果我不想，手就动不了。”吕先生说。训练持续三个多月，变化悄然发生。“感觉手臂有劲了。”最激动的时刻发生在上周，“以前葡萄总滑走，那天，我靠自己把它抓起来，吃到了。”视频那头，他笑容舒展，“那一刻，感觉身体里沉睡的一部分，突然醒了。”
同一天，在郑州大学第五附属医院康复医院脑机治疗室，35岁的脑出血患者刘先生戴着脑电头环，全神贯注地盯着屏幕——一个虚拟人物正奋力蹬车。他通过集中注意力“想象”运动，驱动自己的右腿进行康复训练。
“设备采集前额叶注意力信号。”郑州大学第五附属医院康复医院院长董安琴介绍，“他越专注，信号越强，设备辅助越匹配，形成积极反馈。”
另一套设备专注于手部精细动作重建。脑卒中患者郭先生戴上有32个电极的脑电帽，闭眼凝神“想象五指张开”，两秒钟后，左手佩戴的机械臂五指随意念缓缓张开。
“就像脑子里有个开关，一想就能动。”他说。一个月来，从难以抓握到明显改善，进展清晰可见。
在这里，已有超过两百名患者通过这类非侵入式设备，踏上“意念驱动”的康复之路。
破译1.4公斤的神秘宇宙
脑机接口，这项听上去极具未来感的技术，其核心原理究竟是什么？它如何将虚无缥缈的“意念”或“意图”，转化为实实在在的动作指令？
“人类的大脑，是一个重约1.4公斤的神秘宇宙。”王斌喜欢用比喻来阐释复杂的科学，“里面居住着约860亿个神经元，它们每时每刻都在通过微弱的电脉冲进行交流，形成无比复杂的神经网络，控制着我们的思想、情感和一切行动。其复杂与精密程度，远超任何现有的超级计算机。”
当脑卒中、脊髓损伤等疾病切断了大脑与身体外周的联系，“指令”便无法顺畅下达。传统的康复训练，有时如同在不断向一个信号中断的服务器重复发送指令，效率存在瓶颈。而脑机接口的核心思路，则是尝试绕开“断点”，直接在大脑与外部设备，如机械手、屏幕光标、功能性电刺激器之间，建立一条全新的、直接的“信息高速公路”。
然而，捕捉到信号仅仅是万里长征的第一步。真正的核心技术“魔法”在于“解码”。那些由成千上万个神经元协同放电产生的、看似杂乱无章的微伏级电信号，必须通过复杂精巧的信号处理与人工智能算法进行“翻译”和“解读”。
“这就像在尝试破译一门极其复杂、动态变化的密码语言。”王斌解释说，“我们的算法模型需要从海量的训练数据中不断学习，识别出哪种特定的信号波动模式对应着‘抓’的意图，哪种模式对应着‘放’，或者‘向左’‘向右’。当患者在进行运动想象时，系统需要实时识别出对应的神经模式，并即刻转换为控制指令，驱动外部设备完成动作。”从“想”到“动”，整个过程往往在毫秒之间完成。
在康复医学领域，脑机接口的价值远不止于“替代执行”或“辅助操作”。董安琴强调了其更深层的医学意义——促进“神经可塑性”，即大脑自身网络的修复、重组与功能重塑。
“传统的康复设备，很多时候是机器带着患者的肢体动，患者可能处于相对被动跟随的状态。而脑机接口技术，构建了一个‘主动意念—信号生成—设备控制—动作完成—多感官反馈’的完美闭环。”她详细阐释，“在这个闭环里，患者必须是主动地、努力地去‘想’，设备才会响应并带动肢体运动。当动作被成功执行，视觉（看到手动）和本体感觉（感到手动）又会形成强烈的正反馈信号传回大脑。这个闭环被不断重复和强化，实质上是在反复‘教育’和‘训练’那些受损或功能低下的脑区，促进新的神经连接形成，逐步唤醒那些处于‘休眠’或‘低效’状态的功能网络。”
从“大哥大时代”驶向未来
在这片充满无限潜力的未来产业蓝海，河南并未缺席。从前沿的临床应用到扎实的产业研发，一场围绕脑机接口技术攻关与转化的“中原竞逐”已悄然展开。
今年年初，河南省医学科学院康复医学与康养研究所和郑州安杰莱智能科技有限公司签署合作协议，共同推动脑机接口技术在康复领域的临床转化与应用研究。
12月3日，在该公司的研发演示区，记者亲身体验了一款尚在临床试验阶段的脑机接口下肢康复设备——戴上脑电帽，集中意念想象右腿蹬踏的动作，一旁的康复机器便随之带动腿部作出了相应的屈伸运动。
“我们正在不断优化核心算法的精准度、同时提升设备的佩戴舒适性。”该公司董事长李鲁亚表示，脑机接口是明确的国家未来产业方向，也是康复领域变革性的技术趋势，企业必须抓住机遇，沉下心来提升自主核心研发能力。
然而，通往广泛应用与产业成熟的未来之路，仍需披荆斩棘。
目前，脑机接口技术路径主要分为“非侵入式”与“侵入/半侵入式”。非侵入式设备，如头环、脑电帽，安全无创，易于佩戴，但信号获取难一些。
“头发的厚度与密度、头皮油脂分泌，甚至患者实时的情绪波动、外界环境的谈话声、电磁干扰等，都可能成为影响脑电信号质量的‘噪声’。”董安琴坦言。目前，他们科室使用的脑机接口设备已经迭代到第四代，每一代升级的主要目标之一就是提升脑电信号采集的灵敏度与稳定性。“在第一代设备时，仅调试脑电帽以确保获取稳定有效的信号，就需要20多分钟，现在这个过程已经缩短到七八分钟。未来，我们希望能实现更快、更准、更‘傻瓜化’的信号捕捉。”此外，行业内部缺乏统一的数据接口与通信协议标准，不同厂商的设备与医院的信息系统、各类康复机器人之间难以实现无缝“对话”与数据融合，也在一定程度上制约了数据的规模化整合与深度应用。
而对于半侵入式或未来可能应用的全侵入式（电极植入脑皮层内）技术，挑战则更多来自生命体自身的复杂性。
“大脑拥有强大的自我保护与免疫机制，它会将植入的电极识别为‘异物’，从而可能产生排异反应。例如，神经胶质细胞会逐渐包裹电极尖端，导致信号采集质量随时间推移而衰减。”王斌指出。因此，研发生物相容性更好、更微型化、能长期稳定工作且对脑组织损伤更小的新型电极材料，是全球科学家和工程界竞赛的核心焦点之一。同时，植入手术的长期安全性、系统设备的可靠性与成本，也都是产业化道路上必须跨越的障碍。
尽管前路漫漫，挑战诸多，但受访的临床专家与研发人员都对此抱有坚定的信心。
“如果类比移动通信技术的发展历程，现在的脑机接口技术大概处于‘大哥大’时代。”王斌给出了一个乐观而形象的比喻，“它已经实现了最核心的‘通话’功能——即稳定的信号读取与基本解码控制。但未来，它一定会朝着‘智能手机’的方向演进：变得更小巧、更智能、更强大、更无线化、更低功耗，并集成更多样的功能模块，深度融入日常健康管理、疾病治疗乃至增强人类能力的广阔领域。”
这份信心，正在中原大地转化为系统性的产业与科研布局。
据悉，河南省医学科学院正聚焦脑机接口与人工智能、生物材料等前沿交叉领域，着力攻关脑科学基础研究、关键技术突破与临床转化应用等一系列难题。其长远目标，不仅是在顶尖三甲医院开展前沿的脑机接口植入手术，更旨在建立相关的临床诊疗规范与技术标准，研发具有自主知识产权的新型脑机接口设备与可穿戴传感器，并探索其在疾病领域的应用潜力，最终构建起覆盖全生命周期的健康管理服务体系。（记者 李晓敏 实习生 项馨雨 闫梦娇）
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