武汉团队给大脑画出精准“3D地图”

研究团队展示脑机接口装置与脑组织关键解剖结构的混合现实全息影像。    （受访者供图）

湖北日报讯 （记者龙华、实习生季婕）戴上一副MR（混合现实）眼镜，立刻拥有一双透视眼“穿透”颅骨和脑组织，脑机接口电极与大脑皮层、脑部血管的三维空间位置关系“纤毫毕现”呈现在眼前。3月26日，华中科技大学同济医学院附属协和医院叶哲伟教授、周弘博士团队与武汉衷华脑机融合科技发展有限公司联合发布了全球首例微米级脑机接口多模态三维图谱。该研究经过教育部科技查新工作站科技查新报告显示：综合分析检索到的国内外相关文献，未见与该查新点相同的工作报道。这一突破性成果，标志着全球首次在微米级精度上，实现了脑机接口装置与脑组织关键解剖结构的混合现实呈现。

对脑的研究，被称作是自然科学的“终极疆域”，脑机接口则是揭秘脑科学的钥匙。这一技术不仅为神经系统疾病患者提供新的治疗选择，还在认知增强、虚拟现实交互等领域展现巨大潜力。但如何为神经血管密布、功能分区复杂的大脑构建一幅可视化的精密影像，是摆在脑机接口研究应用面前的一项重要基础性工作。

“传统医学二维影像难以直观展示脑机接口电极与脑组织功能分区、血管和颅骨的复杂空间关系，导致手术风险高、医生学习时间长。”去年9月，叶哲伟团队与衷华脑机研究团队携手，开始寻找为大脑“画像”的方法。经过6个多月的攻关，团队在大鼠脑部视觉皮层植入多针微电极阵列后，采用术前、术中、术后多阶段扫描策略，分别使用micro-CT和9.4T高场强磁共振实现了不同组织的微米级成像，再使用软件将不同模态数据统一，并通过混合现实技术为现实大脑“孪生”出一个虚拟的数字“兄弟”。

发布现场，团队成员戴上MR眼镜后，实验大鼠的脑部全息投影成像，精准地“悬浮”在眼前，不同颜色标注的脑组织功能区与红色血管组织交织，手指悬空轻触全息影像即可进行数百倍的放大呈现特定脑区，旋转、移动图像，解剖结构关系一目了然。

“相较于传统脑立体定位技术，新系统通过多模态微米级成像，能够更精准直观地呈现脑机接口装置与大脑各功能区的三维空间位置关系。”叶哲伟介绍，这一系统能够在三维空间直观地展示微米级脑组织功能分区、颅骨、脑血管和脑机接口装置的位置关系，为脑机接口的术前规划、术中辅助和术后呈现提供精准指导，极大提高了脑机接口手术的精准性和安全性，为脑机接口的进一步深入研究以及医生学习脑机接口应用开创了全新模式。

对于这项技术的临床应用前景，叶哲伟说，未来可能为脊髓损伤、癫痫病灶定位以及深部脑刺激等脑机接口的高精度手术导航奠定基础，为脑机接口的深度研究架起高维度可视化桥梁。