为什么解码大脑的电信号语言是精准医学的下一个前沿

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  • INBRAIN 正在开创基于石墨烯的脑机接口,通过精确的实时神经调控来解码和治疗神经系统疾病。

  • 该公司的工作将通过学习每位患者独特的神经模式实现个性化治疗,并支持自适应的回路级干预。

  • 长期目标是构建首个“人类神经电组”(Human Neuroelectrome)——一幅脑信号参考图谱——以变革诊断、治疗和预测性护理。

人类基因组计划于20世纪90年代初启动时,其使命大胆且前所未有:解码人类DNA的完整序列,并为个性化医疗奠定基础。此后数十年间,基因组学彻底改变了我们对疾病的理解,开辟了药物研发的新前沿,并推动人们迈入个体化护理的新时代。

今天,我们正站在一个新前沿的边缘,这一前沿不在于基因,而在于神经系统。

在 INBRAIN Neuroelectronics,我们相信,解码大脑的电信号语言对神经科学的变革意义,将堪比测序之于基因组学。理解神经元如何通过电脉冲、模式和频率进行通信,是治疗一些最难治愈的神经和精神疾病的关键。我们的工作不仅在于打造更好的植入物或疗法,更在于构建一种全新的医疗平台。该平台能够以精准、安全和个性化的方式,描绘并调节与大脑相关的活动。

什么是青年科学家社区?

理解大脑的编码语言

人类大脑包含超过860亿个神经元,每个神经元都通过电信号与化学信号的组合进行通信,这些信号塑造了从记忆、情绪到运动和思维的一切。然而,尽管成像和药理学领域取得了显著的科学与技术进步,我们仍缺乏这一神经编码的详细图谱,也不具备实时与之交互的能力。

这是当今神经疾病治疗中的根本性局限之一。目前的治疗干预大多针对症状,而非解决神经回路中潜在的电功能障碍。药物可能不够精确,起效缓慢,且副作用众多。即便是当前的脑刺激设备,也大多依赖静态程序运行,个性化和适应性有限。

目前所缺的是对大脑回路如何运作以及如何随时间变化的高分辨率、动态理解——而若要修复这些回路,此类洞察至关重要。

一种新型接口:石墨烯与人工智能驱动的自主神经调控

这正是 INBRAIN 的用武之地。我们正在利用石墨烯构建全球最先进的脑机接口(BCI)平台。石墨烯是一种厚度仅为一个原子层的碳材料,具有极佳的柔韧性、生物相容性和导电性。我们的超薄石墨烯电极能够以前所未有的空间和时间分辨率解码并调节神经活动,同时具备高柔韧性并最大化信号质量。

硬件只是故事的一半。我们的平台由人工智能算法驱动,这些算法从每位患者独特的神经模式中学习,并根据实时反馈调整调节方案。由此形成一个闭环自主系统,它在治疗的同时,也与患者的状况和需求一同演进。

正如基因组学使医学得以从群体层面的假设转向个体化护理,我们的目标是实现自适应的回路级调节,使其能够响应大脑自身的节律。我们正从治疗症状转向针对产生症状的神经回路。

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从“一刀切”到个性化神经医学

以帕金森病为例。尽管深部脑刺激已成为许多患者的突破性疗法,但现有系统无法理解大脑语言的复杂性,也无法据此进行适应。INBRAIN 能够解码多种症状,并基于实时神经信号微调治疗方案。同时,它能在需要的时间和部位提供刺激。

我们将同样的原理应用于其他神经相关疾病,包括癫痫、中风康复、类风湿性关节炎等。在每种情况下,我们的目标都是相同的:构建患者神经系统的功能图谱,识别功能失调的回路,并提供为个体量身定制的、经过精确校准的调节。

这就是精准医学,只是其作用对象不再是基因,而是神经元。

构建首个神经参考图谱

要真正实现这一愿景,我们需要一个参考框架。正如人类基因组计划绘制了通用的DNA图谱,INBRAIN 正在为“人类神经电组”(Human Neuroelectrome)奠定基础——这是一幅经过解码、汇总的参考图谱,涵盖来自不同患者和疾病的神经信号与症状。

通过长期分析这些高分辨率的脑解码数据,我们可以开始界定健康与患病的神经回路在不同年龄段、疾病阶段和治疗反应中的具体表现。这将有助于实现更早的诊断、有针对性的干预,以及症状出现前的预测性治疗。

这是一个雄心勃勃的目标,但我们相信它既是必要的,也是可以实现的。大脑并非黑箱,而是一个系统。与任何系统一样,只要拥有合适的工具,它就能被理解、解码并加以治疗。

作为平台的神经医学

我们正处于多项技术革命的交汇点:先进材料、人工智能和微型电子技术。我们首次具备了构建神经接口的工具——该接口既足够安全以供长期使用,又足够智能以实现个性化治疗,并足够精确以媲美药物。

在 INBRAIN,我们设想未来神经调控将成为一个平台——像软件一样可编程,像基因组学一样可个性化,并有望在不产生全身性副作用的情况下治疗多种疾病。其应用范围远超疾病本身:从感官拓展、中风康复到心理健康、衰老,甚至感官拓展本身。

但要开启这一未来,需要的不仅仅是创新。它还需要信任、合作,以及对负责任发展的承诺。

下一个人类计划

解码大脑的电信号语言不仅是一项科学抱负,更是一项社会责任。神经系统和精神疾病如今已成为全球致残的主要原因之一,然而治疗领域的创新却远远落后。要改变这一局面,我们需要重新思考精准医学的基础。我们不应从分子入手,而应从信号入手——即大脑固有的编码。

人类健康的下一次飞跃,将不是来自治疗症状,而是来自理解驱动症状的神经回路。

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