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廣州科普大講壇:逐漸“出圈”的腦科學,如何應用?

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在《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年計劃的建議》和《2035年願景》中,腦科學被認定為國家安全和整體發展的核心技術領域。近日,科技部釋出《科技創新2030——"腦科學與腦科研"重大專項2021項目申報工作正式啟動。在世界範圍内,美國、日本、南韓等國家紛紛釋出腦科學研究計劃,腦科學研究已成為國家科學前沿的新焦點。

然而,即使在腦科學的最前沿,它也吸引了許多社會力量參與其中。例如,企業家馬斯克,通過商業公司來經營産品研發,并利用個人影響力,将腦科學研究的應用之一——腦接口應用帶給更多人"圈外";

為什麼腦科學不在圈子裡?10月13日,由廣州市科學技術協會、廣州日報主辦的第189期《腦科學——自然科學終極前沿》邀請多位腦科學專家介紹腦科學的具體應用。

腦部疾病福音:"腦原位神經再生技術"

據不完全統計,目前我國每年有1000萬人患有阿爾茨海默病,300萬人患有帕金森病,新中風患者570萬人。在中國,每四個腦卒中患者中就有三個終身殘疾,每年治療中風的費用高達400億元人民币。

"人腦是最複雜的器官,有860億個神經元和1萬億個突觸連接配接。陳公道,暨南大學粵港澳中央神經再生研究所教授。陳功說,人腦中大約有860億個神經元,往往一次中風後往往會有多達10億個神經元流失,過去科學家一直在探索如何再生丢失的神經元來解決人腦疾病的問題。

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内源性神經膠質細胞原位轉化為神經元,不需要外源細胞

"目前世界上還沒有一種幹細胞療法已經通過3期臨床試驗,并廣泛應用于腦部疾病。陳工認為,依靠幹細胞療法很難治愈腦卒中、阿爾茨海默病等腦部疾病,因為幹細胞療法不能再生大腦已經損失了數億甚至10億個神經元,需要在體外建立非常昂貴的幹細胞庫,然後幹細胞恢複, 擴增到人腦或脊髓中。

為了探索中風、阿爾茨海默病和帕金森病等腦部疾病的解決方案,Chen帶領他的團隊開發了一項新技術,即"腦原位神經再生"。該技術直接将大腦中的應激型神經膠質細胞轉化為神經元,并重新啟動神經相關基因以恢複患者的行為能力。

陳功介紹,通過"腦原位神經再生技術"将神經元轉化為具有電生理功能的神經元,可以存活1年以上,同時可以融入腦環,遠距離投射到目标區域,在神經環路中促進患者運動和記憶功能的恢複。終生生存,

陳工認為,"腦原位神經再生技術"治療腦部疾病具有利用内源性神經膠質細胞高效再生新神經元的優點,神經膠質細胞可以自我再生新的神經膠質細胞,轉化神經元具有生理功能和長期存活、神經元轉化後可以遠距離投射到目标區域修複神經環等優點。

"在猴子中風模型上,神經膠質細胞原位轉化為神經元以修複丢失的腦組織,标志着向'腦原位神經再生技術'的臨床轉化邁進了一步。陳工介紹,2020年,他帶領團隊在猴卒中模型中實作了神經膠質細胞原位再生神經元,成為國際上首個成功實作神經膠質細胞原位再生神經元并通過同行評審團隊;

"大腦原位神經再生技術具有廣闊的應用前景,在治療一系列主要的中樞神經系統疾病,如中風、阿爾茨海默病、帕金森病、膠質瘤等方面發揮着重要作用。陳功自信而真實。

神經康複的新前沿:"腦機融合"

近年來,随着對人腦認識的不斷深入,人工智能技術研究對大腦功能的模拟和拓展也取得了顯著發展,"腦融合"作為一種前沿的混合智能技術,将人腦智能與機器智能有機結合,在醫療健康産業領域有着廣闊的發展空間。

"在這種情況下,四肢癱瘓的殘障人士能夠使用'腦機融合技術'在沒有幫助的情況下自主飲水。暨南大學附屬第一醫院神經外科教授、主任醫師王象瑜博士介紹了生動的案例"腦機融合技術"。

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植入式腦機融合技術

"腦機融合是将大腦與智能機器連接配接起來,以實作某些超長功能。王象瑜介紹,人腦極其複雜,人體神經系統的基本結構有神經元、中樞神經系統、周圍神經系統、神經支援組織等。

據了解,目前的"腦機融合"技術分為植入式和非植入式。植入"腦機融合"的神經外科醫生将晶片植入人腦,晶片微電子元件與人腦組織神經元的特定區域接觸,以便從人腦擷取信号,實作"腦機融合"。非植入式"腦機融合"使用帶有電極的網帽從人腦收集電磁信号,計算機根據所收集信号的振動和振幅确定大腦的指令,進而實作"腦機融合"。

"基于腦電圖的非植入式腦機融合技術幫助殘障人士實作數字撥号、文本輸入、輪椅控制、運動功能修複等。王象宇認為,"腦機融合技術"具有提高資訊處理、加快智能融合、提高認知科學的意義,在殘障人士康複、航空航天、國家安全等領域有着廣泛的應用。

王翔宇認為,目前我國常見的神經康複觀念晚于一般的診療,一般過程主要是急診/門診-原發病診斷和治療-康複,存在康複延誤和預後的影響,而以"腦融合"為代表的智能主動康複是神經康複和未來發展趨勢的前沿。同時,王象嶼指出,我國腦融合主動康複的發展面臨着多學科平台交叉建設、人類醫學倫理、腦融合系統安全穩定等問題。

中風康複:中西合璧,提高患者生活品質

根據《2019年中國腦卒中報告》資料,中國中風死亡率為每10萬人149.49人,占中國居民總死亡率的22.3%;

南方醫科大學康複醫學系主任劉剛表示,随着醫療水準的提高,越來越多的手段可以應用,利用先進的喚醒醫療裝置藥物和康複技術,使中風昏迷患者盡快醒來。

"中風後,許多患者有最突出的意識障礙,吞咽困難,運動功能障礙,功能障礙。劉剛表示,中風3個月内的康複治療是"黃金期",一旦昏迷的生命體征穩定下來,應盡快開展康複和覺醒治療。

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劉剛介紹,患者中風後可利用高壓氧艙及時醒來,高壓氧治療可提高腦血氧擴散半徑,降低顱内壓,改善腦水腫,促進開闊性外循環,有利于神經修複。

同時,中風患者還可以利用中醫康複來改善或改善患者的生活品質。劉剛介紹,中醫康複主要采用精神、飲食調節、針灸推拿、運動保健、藥物内外清洗和自然康複等多種措施,恢複機體功能衰退,改善或改善病人和殘障人士的生活品質, 具有"預防與治療相結合","混合治療"和"簡單清潔檢查"的特點。

劉剛指出,随着近年來科技的進步,腦接口、近紅外腦功能成像、外骨骼機器人等技術被應用于中風患者的康複,這些技術為未來腦功能的康複提供了新的途徑和方法。

劉剛介紹,利用外骨骼機器人可以讓中風和截癱患者站起來,控制外骨骼機器人實作運動平面類的自由運動,同時應用近紅外腦成像技術,在臨床治療中可以發現大腦區域活動狀态的資料,準确地給予相應的刺激;

此外,康複為阿爾茨海默病,也稱為阿爾茨海默病。劉剛說,充足的運動對老年人的大腦功能有積極的影響,可以延緩阿爾茨海默病的發展,積極參與社群體育活動,提高患者參加運動的積極性,改善自己的功能,改善身體素質,從心理上增強自信和自尊。

溫/廣州日報 新華城 記者:龍偉

照片/廣州日報 新華社記者:龍偉

廣州日報、新華城 編輯:李鳳和