2024年4月18日，刘爽（右二）与神经工程团队测试“神工-神心”抑郁评估脑机交互系统
在手机上调整好模式和参数后，一键便可“屏蔽”负面情绪，让抑郁症患者重新“掌控”身体；头戴电极帽，听一系列声音，机器便可分析出受试者的抑郁症状态……当前，在科幻大片中通过“人机互联”测试并“控制”人类情绪的场景，已成为现实。其运用的技术，正是脑机接口。
世界卫生组织统计，全球有超过3.5亿人受到抑郁症困扰，预计到2030年，抑郁症将成为世界第一大负担疾病。中国精神卫生调查显示，我国成人抑郁障碍终生患病率为6.8%，其中抑郁症为3.4%，我国患抑郁症人数达9500万。
抑郁症患者常常持续陷入情绪低落、兴趣减退、意志活动减弱的状态。虽然有些患者可通过抗抑郁药物、心理治疗等获得症状改善，但其发病率高、复发率高、治愈率低的特点，一直以来都是精神障碍类疾病的一大顽疾，而脑机接口技术正在为治疗抑郁症的科学研究和临床应用提供新视角。
2020年1月4日，北京，首都医科大学附属北京天坛医院神经外科意识障碍病区正式揭牌。图为治疗过程
“关闭”负面情绪
清晨起床，吴晓天（化名）的第一件事是在手机App里调好参数，再用类似遥控器的程控器抵住胸口按下按键。随着“嘀”的一声，吴晓天挺直身体、眉目清明，瞬间有种神清气爽的感觉。他形容，这像一股精神力量在身体散开，仿佛重新掌握了身体的“控制权”。
作为世界首批使用具有脑机接口功能的脑起搏器，通过多靶点联合刺激治疗抑郁症的患者之一，吴晓天在接受脑机接口手术后受到广泛关注。
吴晓天向媒体透露，他的右胸位置埋着两个硬币大小的电子设备，是脑起搏器。两根电线由此出发延伸至耳后，再从后脑延伸到大脑前侧，与在大脑前端和情绪相关的神经核团上植入的两根电极相连，每条电极上有8个刺激点。
其原理是当患者打开“体外开关”，脑起搏器供电，电极末端放电，从而刺激大脑前端神经核团上的靶点，帮助改善抑郁症患者情绪。
吴晓天向媒体介绍，他在手机App上可以自由切换“工作模式”和“休息模式”，两者刺激的靶点不同。白天，他会把程序调到“工作模式”，也叫“抗抑郁模式”，此时他会精神饱满，对周围的一切充满兴趣。夜晚睡觉前，切换到“休息模式”后，他会进入沉静状态，话少一点，声音低一些，能在夜间更好地进入睡眠，以使大脑得到适当的休息和恢复。
吴晓天坦言，在切换的过程中，他会有一种失落的感觉，就像突然失去了一种支撑，但这种感觉很快会消失。如今，吴晓天已能熟练操控体内的“情绪调节装置”，让他仿佛回到15岁时的精神状态。
因为青少年时期的一些经历，“90后”的吴晓天开启了长达十余年的抗抑郁经历。在多年的心理咨询、吃药、气功、催眠、针灸等治疗手段见效甚微后，他在网上了解到上海交通大学医学院附属瑞金医院功能神经外科的“脑机接口治疗难治性抑郁症”临床研究项目。
2020年12月，上海瑞金医院脑机接口及神经调控中心启动该项目，尝试开发难治性抑郁症的最新治疗方法。
该医院功能神经外科、脑机接口神经调控中心主任孙伯民向媒体介绍，抑郁症这类精神疾病主要由于脑内神经环路功能紊乱引起，项目通过脑机对接开展物理治疗，用电极芯片可直连神经环路，再通过电刺激进行神经调控治疗。
通过严格的伦理筛查和层层筛选，吴晓天成为该研究项目的第10号患者，并于2022年1月接受了手术治疗。吴晓天称，手术后进行开机测试时，一瞬间不自觉地掉了眼泪。医生调试靶点的几个小时里，他的情绪随着电流波动来回变化——有的就像是注入了前所未有的能量，有的就像是瞬间听闻噩耗。
之后的几个月，吴晓天在医生的帮助下练习，实现了有效调节自己的情绪。
一般而言，医生不会让患者自己调节模式，但医生认为吴晓天神经较敏感，懂自控，可以根据自身状况进行切换，医生将调节的权限交到他手里，让他可以通过手机App远程调控脑起搏器的刺激模式。
公开信息显示，目前，此项研究已入组23名患者，术后患者抑郁症状的平均改善率超过60%。
机器人“把脉问诊”
脑机接口根据电极位置，可分为“侵入式”和“非侵入式”。“侵入式”脑机接口技术将电极植入到大脑内部，直接提取神经信号，具有更高的信号质量，但可能存在生物相容性等问题。吴晓天选择的抑郁症治疗方式，便属于这种。
而“非侵入式”脑机接口技术，通过可穿戴的脑电波检测设备获取脑电信号，对人体无伤害，具备安全、便捷、高效等特点，但由于头骨的屏障作用，采集到的脑电信号相对较弱且易受干扰。国内也有不少研究团队选择这一“赛道”，对抑郁症患者进行“把脉问诊”。
2023年6月底，在天津举办的第十四届夏季达沃斯论坛上，我国首款抑郁症筛查机器人正式亮相。这款“神工—神心”抑郁评估脑机交互系统是天津大学神经工程团队研发的一款面向抑郁症辅助诊断的情感脑机交互系统，可通过采集患者头部信号，检测患者大脑活动模式，评估患者抑郁状态，实现对抑郁症的客观筛查。
受试者戴上采集脑电信号的电极帽后，系统会间隔播放一系列高频声音，刺激诱发受试者的脑电信号产生高频振荡。此时，机器人就会采集到脑电信号并解码受试者的情绪信息，构建识别模型，进行抑郁智能辅助诊断。
“通常10到15分钟，机器就能够生成一份受试者抑郁风险的辅助评估报告。”天津大学医学院副院长、脑机交互与人机共融海河实验室主任助理刘爽说，通过这种方式，可以对抑郁症患者进行客观的病症筛查，更早地发现和干预抑郁症。
谈及该机器人的研发初衷，刘爽说，目前抑郁症的诊断大多通过心理评估和访谈等方式进行，医生根据患者主诉症状并结合自身临床经验进行诊断，具有主观性。“我们希望寻找到相对客观的评估方法，帮助医生更客观地进行抑郁症诊断。”
“骨折通常拍个片子就能看出来，但抑郁症就像团迷雾，没有客观的诊断指标。作为精神科大夫，我一直希望有工具能帮助我看到病情的‘全貌’。”天津市安定医院主任医师李美娟说。
带着这样的目标，2017年起，刘爽带领研究团队设计了一种新型的高频脑电诱发范式，并前往全国多地医院采集抑郁症患者的脑电数据。“我们设置了不同声音分别让抑郁症患者听，最终独创了一种我们称之为Chirp（啁啾）的高频稳态响应诱发范式，能诱发出稳定的抑郁症电生理靶标。”刘爽说。
采集了500多名抑郁症患者的脑电数据后，刘爽团队建立了抑郁症评估模型，基于以上技术研发了“神工—神心”抑郁评估脑机交互系统。刘爽介绍，该系统目前已在多家医院进行测试，测试性能表现良好。
从2022年研发出第一代样机，到2023年更新迭代第二代样机，“神工—神心”机器人系统目前已授权和公开2项国际专利、7项国家发明专利、2项国家软件著作权。“这套系统已经在一定范围的抑郁症患者里做过测试，产生了一定效果，我们希望能够尽快推进临床试验，造福更多抑郁症患者。”
刘爽和她的团队用情感计算赋予精神医学更多温度，在精神分裂、孤独症、焦虑等精神疾病的脑机制及干预治疗方面取得了多项创新成果。
从2014年开始，在非侵入式脑机接口方面，天津大学神经工程团队针对精神医学、康复医学、重症医学等不同脑疾病研发出了20多款产品，取名“神工系列”。天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室执行主任明东说，“神工”既是“神经工程专业”的缩写，同时也寄予了科研工作者的美好期望，希望所研发的产品像鬼斧神工一样，帮助更多病人恢复丧失的能力。
疗法仍需验证
让截瘫患者实现“脑控喝水”，让肢体无法正常活动的患者重获“肢体自由”……当前，脑机接口技术在神经康复领域已获得较大突破，有望作为医疗器械向临床治疗领域推动。然而，对于抑郁症、孤独症等心理和精神疾病的治疗而言，脑机接口技术可能才迈出第一步。
有专家认为，抑郁症的诱发原因难以明确，与抑郁症相关联的深脑区神经网络结构也比较复杂。用脑机接口治疗抑郁症在个别患者身上奏效，并不意味着疗法已成熟，未来仍需更多临床验证。
面对这一新兴科技，不少人表达了质疑，称这是一种新型“电子毒品”，容易使患者成瘾；也有人担忧，脑机接口技术涉及对患者大脑活动的监测与调控，人的情绪或意识一旦由机器操控，是否存在患者隐私安全以及伦理问题。
脑机接口技术涉及对患者大脑活动的监测与调控，因此有人担忧隐私安全及伦理问题
上海交通大学计算机科学与工程系教授吕宝粮公开表示，对正常人要慎重使用脑机接口技术，伦理的界限一定要非常明确。
对此，孙伯民表示，上海瑞金医院花了一年多时间申请临床伦理学论证。他介绍了该项目第一批临床试验者的筛选过程：首先，要通过抑郁症量表和医生问诊确定患者确实患有抑郁症；同时，患者还要有过一定量的治疗，包括患病期间吃了什么药、吃了多长时间；除此之外，还要考虑患者的年龄，以及是否有相关疾病。
孙伯民说，并不是所有抑郁症患者都符合项目要求，在上百个报名人选里，最终只有26名合格。他们属于“难治性抑郁症”，使用一般抑郁症治疗方式效果不佳。
吴晓天曾公开表示说，对他来说，脑机接口的疗法是一种必要的治疗手段。如果没有它，他可能就会陷入抑郁和痛苦中，这是一种自救。
刘爽呼吁，开展脑机接口治疗，需要在伦理和隐私保护方面建立专门的指南，确保所有研究和治疗都遵循严格的伦理标准；同时，要开发安全的数据处理方案，确保患者的脑电活动数据和个人信息得到充分保护。
今年2月，国家科技伦理委员会人工智能伦理分委员会研究编制了《脑机接口研究伦理指引》，指出“脑机接口研究应适度且无伤害，研究的根本目的是辅助、增强、修复人体的感觉—运动功能或提升人机交互能力”。
《脑机接口研究伦理指引》强调，在人体上开展脑机接口研究，应根据《涉及人的生命科学和医学研究伦理审查办法》等相关法规申请并通过伦理审查，需根据手术植入物、有源植入物指导原则和相关标准，进行安全性和有效性充分验证，包括提供生物相容性检测报告、型式检测报告、大动物安全性有效性报告等。
任何技术都是一把“双刃剑”。有专家认为，在医疗领域的应用上，技术使用应本着利远大于弊的原则，研究者和使用者要引导技术运用走向良性发展，让患者成为受益者，避免其他负面问题出现。
“脑机接口是一项新兴技术，涉及计算机、医学、机械等多种学科，我们需要给脑机接口研究更多时间、更多宽容。”南开大学人工智能学院教授、天津市介入脑机与智能康复重点实验室主任段峰坦言。
刘爽认为，医生、科学家、伦理学家、法律专家间，以及医院、研究机构和企业等需要加强沟通合作，开发出更安全、有效且经济实惠的脑机接口设备，以造福更多精神疾病患者。
