科创青年说丨他们在脑机接口技术前沿探索“三磅宇宙”的奥秘
大脑，三磅重的精密宇宙
大脑，重量不过三磅，却容纳了约860亿个神经元。它如同一座精密运转的微型宇宙，不仅承载着我们的记忆与情感，也隐藏着诸多关于脑部疾病的未解之谜。
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在微观而广袤的科研前沿，天津大学脑机交互与人机共融海河实验室（以下简称“脑机海河实验室”）里，一群青年科研人员正潜心钻研，他们的目标很明确：助力人类攻克疾病，并挖掘人体潜在的健康能量。
科幻“照进”现实
第一次踏入脑机海河实验室，那种感觉，很像瞬间“掉进”了科幻电影的场景——戴上布满电极的脑电帽，背起集成主控模块的设备包。“现在，请想象你的右手腕长出了一根‘第六指’，试着用它去抓握东西。”实验室的青年成员王壮，正在引导同事进行一项特别的测试。
4月6日，在天津大学脑机交互与人机共融海河实验室，科研人员进行“神工-灵犀指”的测试工作。新华社记者 李然 摄
只见佩戴着机械“第六指”的测试人员，右手缓缓移近桌面，那根额外的机械手指同步张开，稳稳地抓住了桌上的小球。王壮解释道，这套手指穿戴设备名为“神工-灵犀指”。“取名‘灵犀’，就是想传达一个理念：通过脑机接口技术，大脑与那些暂时‘失联’的手指，依然可以重建联系。”
不远处，学生王君策头戴传感器密集的脑电帽，随着不同频率和音调的声音响起，屏幕上实时跳跃出经过算法解码的脑电信号。他正在使用的，是“神工-神耳”系统。这套系统的妙处在于，它能读取大脑对声音的真实反应，从而为评估人工耳蜗的植入效果等提供关键依据。
这些看似未来感十足的场景，并非为了还原科幻设定，其核心目的始终是服务人类的生命健康。具体来说，“神工-灵犀指”旨在唤醒因脑卒中导致偏瘫或肌张力过高的患者那部分功能障碍的中枢与外周神经系统，助力手部运动功能康复；而“神工-神耳”，则是为了帮助医生精准判断听障儿童在辅助设备的帮助下，是否真的能听清世界。
对此，天津大学副校长、脑机海河实验室主任明东指出，无论是侵入式还是非侵入式，脑机接口技术在运动功能障碍康复、神经与精神疾病诊疗、视听觉感知增强等医疗领域，都已展现出明确且巨大的应用潜力。
论文“写在”临床
在前期扎实合作的基础上，天津市环湖医院与脑机海河实验室联合打造的脑机接口综合临床试验病区已正式投入使用，一系列科研成果正在这里加速落地，转化为真实的临床力量。
一个典型案例是，一名仅5个月大的婴儿因脑积水导致头颅异常膨大，皮下青紫色的静脉清晰可见，蜿蜒盘踞。治疗团队通过为患儿实施脑脊液循环动力学检测，快速准确地判断出了脑积水的具体类型，让医生得以在最短时间内确定最佳治疗方案，最终成功挽救了这个小生命。
这套发挥关键作用的系统，名叫“神工-神篙”。用脑机海河实验室副主任刘秀云的话说，“这就像是给脑脊液的循环通路做了一次动态心电图。通过监测曲线的走势变化，我们能迅速判断患儿的脑积水属于哪种类型，从而帮助医生抓住宝贵的治疗时机。”
4月29日，刘秀云（右一）和同事在天津大学药学院单晶衍射实验室交流。新华社记者 李然 摄
出生于1988年的刘秀云，在天津大学长期从事脑科学与多学科的交叉研究。她将自己的研究方向概括为一个递进的过程：“我们做的，不只是‘认识大脑’，还要‘连接大脑’，最终目标是‘治愈大脑’。”
“全球范围内，大约有43%的人口会受到各类神经系统疾病的影响。”刘秀云谈到，“如果我们的技术能够为这些患者提供有效的治疗手段，帮助他们过上更有质量的生活，那么所有的努力都是值得的。”在她看来，科研的终极价值在于真正“落地”，而非仅仅停留在论文和实验室里。
青年“塑造”未来
脑机接口被视为未来科技的关键方向之一。它深度融合了医学、计算机科学、电子工程、机械自动化、材料学等多领域的前沿理论与核心技术，是典型的交叉学科高地。
在刘秀云的比喻里，“这种交叉性就像一只八爪鱼，触角伸向各个不同的领域。而当这些学科的知识与方法真正融合在一起时，就为青年科学家发挥创造力提供了无比广阔的空间。”
2024年11月15日，实验员在天津大学脑控系统研发与集成应用实验室内给学生授课。新华社记者 李然 摄
未来的计算能力还能如何突破？脑机海河实验室的青年科学家陈力群和他的团队，用一种充满想象力的思路给出了答案：尝试将“生物脑”、“生物眼”与“机器身”进行融合。为了攻克这个高度“跨界”的课题，以“80后”为主的团队经常彻夜奋战——团队里，懂干细胞培育的专家可能不熟悉脑电信号编译，专攻硬件研发的骨干又缺乏软件知识，大家在彼此的领域几乎都是“新手”。
没有捷径可走，这群年轻人选择了最朴实的方法：恶补跨界知识。生物学家开始学习基础编程，工程师则埋头研读神经科学的论文……凭借着一股迎难而上、刻苦钻研的韧劲，一道道技术难关被逐一突破。
基础研究与技术攻关的持续沉淀，也反过来推动了学科建设的创新发展。近期，天津大学“脑机科学与技术”本科专业正式获得教育部批准设立，并被纳入交叉学科门类。这意味着，该专业将在国内首次直接面向本科阶段招生。
“青年人才是最宝贵的财富。”刘秀云深信，科研工作不仅是知识的积累，更是思维方式的塑造与锤炼。
大脑这个神秘的“三磅宇宙”，仍有无数未知等待探索。而这一众青年科研人员，正坚定地站在科研与临床结合的“战场”上，用他们的青春、智慧与汗水，一步步向着答案的深处迈进。
策划：万方 邵香云
统筹：李鲲 许健
记者：张宇琪
设计：冯娟
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