探索成都新赛道⑧｜如何攻下科学研究的“最终

研究人员头戴脑电放大器，坐在一台显示器前。人未动，旁边的机器人却随着“指令”做出一系列动作。这是由四川脑科学与类脑智能研究院研发的脑器交互控制系统，利用脑器交互技术，建立起脑、器官（人眼）和机器三者之间信息同步通路。

“通过头上佩戴的脑电放大器采集视觉诱发电位，由人工智能算法提取特征，识别出命令模式，再控制机器人做出相应动作。”四川脑科学与类脑智能研究院院长尧德中说，这套设备可用于残障人士的临床康复和辅助治疗，预计未来2~3年可以达到上市条件。

“我们可以看见漫天星辰，但对自己的大脑却知之甚少。”尧德中说，人类的大脑至今仍有很多“未解之谜”，这是因为，人类大脑包含约860亿个神经元，这些神经元又非常精确地组装成一个个神经环路，每个神经环路无时不在高效运转，使它看上去像一台超级计算机的CPU。但这套“系统”过于精细化和高度复杂，即使目前的研究水平，也无法弄清它的很多运作机理。?

“脑科学的研究意义深远，因为不仅关乎着人类的健康和福祉，也关乎着未来大国竞争中的生产力和科技制高点。”5日这天，8月的蓉城在持续高温天气后迎来第一场降雨，窗外雨声淅沥，窗内明亮的办公室内，尧德中给红星新闻记者聊起他30余年来的脑科学故事。

▲四川脑科学与类脑智能研究院

研发国内首个数字孪生脑平台

让人工智能迈上新台阶

脑器交互是尧德中提出的一个脑科学领域新名词。在此之前，脑机接口，是投资圈炙手可热的话题。

该领域最让圈内人津津乐道的，是今年2月，特斯拉CEO埃隆·马斯克旗下的脑机接口初创公司Neuralink，正在通过电脑芯片与猴子的大脑进行连接，从而使猴子能够通过自己的意念来操控乒乓球游戏。马斯克表示，通过精细的手法在猴脑中植入芯片，“几乎看不到连接电脑芯片的位置，不会对它造成任何不便。”如果顺利，只在科幻电影里才能看到的“脑机芯片”场面，未来或将在现实出现。

“目前脑机接口研究常常只了解脑与机器的关系，但是人体是一个复杂的系统，脑与身体其他各部分间时刻发生着极其复杂、广泛的联系，不关注身体其他各部分与脑、机器的关系，往往会陷入‘人在山中行，看山不见山'的局面，难以从更全面的角度看待脑与外部交互的问题。”如何解决这个问题？尧德中提出了脑器交互概念。

“不管是人类还是动物，运动起来都非常得心应手，还有一种美感。”他以记者访谈时做笔记的样子为例说，左手托着笔记本，右手执笔，能达到一种平衡，是因为人体内有一套非常精致的感觉运动系统。笔记过程中，除了大脑，还涉及肌肉、关节器官等脑外身体器官和非生命器械——笔和笔记本。这给了我们一个启示：单纯考虑身体器官，或单纯强调外界的器械如单纯代替人手的机械手，可能都不能很好的完成任务。“我们需要把脑与生命器官，和脑与非生命器械这两类交互统一起来，统称为脑器交互，以体现融合两者的必要性。”他说。

▲脑电采集设备

脑器交互之外，近年来，“数字孪生”的概念也在逐步进入人们视野。就在上月，尧德中团队成功建立了数字孪生脑（DTB）模型，并基于该模型开展了稳态视觉诱发电位响应机制研究。这也是国内首个数字孪生脑模型平台。

“通俗地说，数字孪生是创建在信息化平台上虚拟的‘备份'或‘克隆体'。”尧德中解释说，数字孪生脑是基于计算神经科学理论、融合多模态神经影像数据建立的一种全脑尺度的动态脑功能的计算模拟平台。数字孪生脑基于弥散磁共振成像获取的大脑内部结构连接信息，作为确定模型内部连接的基础，再利用磁共振功能成像和脑电磁成像获得的功能信息，对模型参数进行优化。由此得到的模型，将同时在结构和功能上类脑，因此可称之为数字孪生脑模型。

数字孪生脑就像人类大脑的“备份”或克隆体，科学家不仅可以用它整合各类生物脑研究结果，还可以揭示脑机理、启发类脑智能、解锁所有和脑有关的疾病。他举例，比如，对于自闭症患者，直到现在医学界还无法给出其诱因。“通过该模型，我们了解到或许是整个大脑的网络连接的调控参数出了问题。它可以为未来疾病治疗提供很多想象的可能性。”

文章来源：《科学与信息化》 网址: http://www.kxyxxhzz.cn/zonghexinwen/2021/0809/1888.html