从意念驱动到嗅觉预警，四大利器让脑科学应用更普惠

【环球网科技报道 记者 林梦雪】“中国脑科学的发展在最近十几年进入了飞速发展的阶段。影像学、细胞分子、人工智能等一些交叉领域技术突破的渗透，对脑科学的发展起到了很大推动作用。”中国科学院院士、发展中国家科学院院士段树民说道。

在“新天工开物——科技成就发布会”脑认知科学专场，记者看到，“北脑一号”智能脑机系统、“悟空”超大规模神经拟态类脑计算机、穿戴式原子磁力计脑磁图、本土化嗅觉功能评估体系与训练体系四项突破性创新成果。

“五年截瘫的患者能拄着无动力支具走路，甚至倒退，大便也无需他人辅助。” 北京脑科学与类脑研究所仪器仪表中心主任张垒在接受采访时，分享了 “北脑一号” 临床应用中的一则案例。

据悉，“北脑一号”智能脑机系统作为国际首次实现百通道以上高通量、无线全植入、准实用化的半侵入式脑机接口产品，能够帮助因脊髓损伤、脑卒中、渐冻症等导致的运动和言语障碍患者实现功能替代和康复。张垒介绍称，目前，“北脑一号” 已完成5例患者植入，首例患者植入超半年后，有效通道数仍保持在98%以上，信号质量持续稳定。

张垒介绍，这5例患者涵盖三类疾病：脊髓损伤、脑卒中与渐冻症。其中，运动障碍患者成为技术落地的优先受益群体。“从患者数量和受益效果来看，脊髓损伤、脑卒中导致的运动障碍，是脑机接口医疗应用最先考虑落地的病症。” 张垒解释道。不同于单纯的 “功能替代”，“北脑一号” 还具备康复效应，通过同步中枢神经命令与外周控制，促进断裂神经通道产生 “重连” 趋势，让患者重新获得手腕发力感，甚至实现自主行动。

类脑计算作为下一代计算技术重要候选路径之一，有望成为未来智能计算的突破口。浙江大学计算机学院求是特聘教授，脑机智能全国重点实验室主任潘纲发布了神经元规模接近猴脑的新一代超大规模神经拟态类脑计算机“悟空”（Darwin Monkey）。

“传统计算机做一天的模拟任务，‘悟空’一分钟就能完成。” 潘纲说道，此次发布的 “悟空” 超大规模神经拟态类脑计算机，搭载960颗自研达尔文3代类脑计算芯片，支持的脉冲神经元规模超20亿、神经突触超千亿，不仅超越国际最大神经拟态类脑计算机Hala Point，典型运行功耗仅约2000瓦。

据悉，相较于传统GPU计算机，“悟空” 的核心优势在于改变科研模式。过去，脑疾病与认知研究需通过动物实验验证假设，迭代周期以年为单位；如今，“先通过‘悟空’模拟验证假设，再进入动物实验或临床阶段，能大幅加速研究进程。” 潘纲举例称，在探究人工智能与人类大脑的差异时，“悟空” 可提供模拟验证手段，帮助揭示认知原理与神经疾病机制。

读取大脑活动的信号，尤其是无创快速精准地采集脑信号，是开展脑与认知科学和脑机接口研究的核心｡中国科学院生物物理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室脑磁图团队发布的穿戴式原子磁力计脑磁图，克服了传统脑磁图高成本和低灵活性的缺陷， 可以广泛应用在脑科学研究､脑疾病诊断和脑机接口等不同领域｡

我们还配套设计生产了方舱式设计得高性能磁屏蔽室，填补了国内空白。在国际上首次实现屏蔽室可移动，方便地进入医院、学校或边远地区采集数据，大幅拓展脑磁图系统使用的场景。”中国科学院生物物理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室正高级工程师王帆说。

在神经退行性疾病早期筛查领域，中国科学院心理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室人类嗅觉研究团队发布了本土化嗅觉功能评估与训练体系，为阿尔茨海默病、帕金森病等疾病预警提供新方案。

据中国科学院心理研究所研究员、中国科学院大学心理学系教授周雯介绍，项目团队在深入理解嗅觉机制的基础上，面向中国人群开发了涵盖阈值、分辨与识别三大模块的嗅觉功能评估系统，建立了全国年龄常模，其信效度达到国际领先水平。该成果不仅配套构建了云端评估交互平台与数据库，还针对嗅觉障碍人群设计了涵盖多种气味类别及不同嗅觉加工层级的康复训练工具。