2021年,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》将脑科学列为“事关国家安全和发展全局的技术核心领域”,并将制定战略性科学计划和科学工程。近日,科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报工作拉开帷幕。在科技强国的今天,脑科学的发展已经成为大国间的博弈,成为强国之策。
10月13日上午,由广州市科学技术协会、广州日报社主办,广州市科学技术发展中心、广东广播电视台珠江经济台承办的广州科普大讲坛第189期《脑科学--自然科学的“终极疆域”》在广东广播电视台开讲。四位脑科学领域的专家学家围绕大脑修复技术、脑疾病康复、脑机融合的医学应用、儿童青少年脑智发育等方面内容,带领观众走进大脑这一神秘领域。
大脑修复“新希望”
大脑,是人体最复杂最精密的器官,交织着无数细密的血管,和大约一千亿个神经元细胞,而一旦脑疾病发生,致使神经元死亡,它便很难再生。“为什么我们要斥巨资来研究我们的大脑,一方面是我们大脑有无穷无尽的奥秘,另外一方面也是因为大脑的疾病,事关我们每一个人,是一个国计民生的重大课题。”暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院大脑修复中心主任陈功教授说到。
陈功
以常见的脑卒中为例,每年中国有约570万的新发患者,而至今却仍然没有一个非常好的治疗方法。因为患者大脑在中风之后,往往可能会有高达10亿的神经元丢失,如何再生这10亿个神经元成为了一个难题。针对大脑的修复,陈功向观众分享了一项全新的技术——原位神经再生。
据陈功介绍,大脑内主要有神经元和胶质细胞两大类细胞,在疾病发生以后,神经元死亡并无法再生,但胶质细胞则可以分裂再生。脑内原位神经再生技术,就是利用可再生的胶质细胞特殊性,在原位再生出新的神经元,从而恢复行为能力。这项技术将有望治疗脑卒中、阿尔兹海默病和帕金森病等一系列中枢系统疾病,为千万脑疾病患者带来新希望。
目前,陈功及其团队已经基于原位神经再生技术开发出一项神经再生型的基因疗法,并发表了一系列的工作。“特别值得一提的是,2020年,我们是国际上第一个在猴子的脑中风模型上成功地实现了胶质细胞原位再生神经元,并且通过同行评议发表了工作。”陈功自豪地说到。
脑疾病康复治疗“黄金期”
除了期待技术发展能够为患者带来大脑修复的新希望,对脑疾病患者的康复治疗和照料同样也不容忽视。
刘刚
“脑卒中患者一般都会残留大量的功能障碍,而我们国家目前大概有1300多万这样的病人,给我们的社会和医疗造成了很大的负担,作为医学工作者,我们必须要想尽办法促进脑卒中患者各项功能的恢复”。南方医科大学南方医院康复医学科主任刘刚副教授说到,“其中,运动功能往往是患者最关注的”。
运动功能的恢复存在一个过程,往往需要经历从卧床到站立,再到借助辅助工具,最后完全实现独立步行。但并不是每一个病人都能够恢复到不依靠辅助工具独立步行,很多病人可能会出现终身卧床,或者终身使用轮椅的情况,所以卒中后的恢复一定要早期介入,抓住三个月内的黄金期。
刘刚介绍到,卒中后的短期内,患者会经历卧床治疗和休息这样一个阶段,如果卧床的姿势不正确,就会产生很多的废用综合征,导致肢体形成功能障碍,甚至会导致关节的脱臼扭伤,所以在床上的间侧卧位、换侧卧位,患者该如何去卧位,这都需要康复科的医生、治疗师进行专业的指导,家属在这个过程中也需要用心地学习这些方法,应用到日常的生活照料过程当中。
另一个常见的脑疾病阿尔茨海默病,则属于大脑的退行性疾病,患者会出现进行性的认知能力以及记忆能力的下降。那么在家里该如何帮老人去做训练呢?日常生活当中,很多的细节或者活动都可以成为一个训练方法,比如说一起打纸牌,一起唱卡拉OK,一起栽花种草,乃至于一起阅读文章,一起看电影。在这个过程当中,不断地进行交流、沟通,能够很好地锻炼老人的认知能力、判断能力以及推理能力。“所以说阿尔茨海默病最怕脑子闲下来,我们要给他不同的各方面的刺激,让他脑子动起来,就能够减轻阿尔茨海默病的这样一个退化的速度。”
基于人工智能脑-机融合的神经功能康复
近年来伴随着对于大脑认识的不断深入,以模拟和拓展大脑功能的人工智能技术研究也获得了重大的发展,脑机融合就是其中一项前沿的混合智能技术,而这项技术现在也被运用到了脑疾病的康复治疗当中。“智能的应用,主动的康复,就是目前我们康复的前沿——用脑机融合的办法来指导神经功能主动康复。”暨南大学附属第一医院神经外科科室主任王向宇教授说到。
王向宇
主动康复,是指人有意识地活动身体,去康复自身的肢体。以伸手的动作为例,整个动作的完成需要先经过大脑的思考,然后通过神经素的传导,让手和嘴去完成动作,但是由于传导的通路出现伤害,比如说脊髓损伤,脊髓损伤以及四肢瘫痪,则会导致动作无法完成。而用脑机融合的办法指导神经功能主动康复,其原理就是采取大脑的主动思维,绕过受伤的神经阶段,绕过受伤的层面,进入到更低级的层面,直接跟人工智能的机械臂,或者机械手进行连接,从而完成所需要的动作。
“神经功能的这种主动康复,具备很大的优势。第一个是人的自主性,就是抱有强烈的愿望,能够看到康复的效果,自信心就会比较高,还有一个就是时效性,早期康复会使得后面的康复时间缩短,效果会更为明显,另外还有应用的广域性,它在很多领域都能够得到有效的应用。”王向宇介绍到。
聪明的“笨小孩”
儿童脑智发育和提升研究,也是世界上最前沿的脑科学研究方向之一。儿童青少年时期,是个体脑和认知行为发展发育极其迅速的一个时期,对其一生的个体发展都有着非常重要的影响,而学习障碍则是儿童脑智发育过程中极其容易被忽视的问题。广东省中医院言语吞咽诊疗中心主治医师李小霞医生此次着重针对学习障碍,为观众们带来了相关科学知识的分享。
李小霞
学习障碍是指在听、说、读、写、推理或数学等方面的获取和应用上表现出的显著困难。“这些异常现象一般被认为是指中枢神经系统功能失常,但在实际的诊断中,我们会认为学习障碍其实不是孩子的智力问题、情绪,或者是他个人的学习生长环境、教育环境这些因素导致的,而是存在着阅读方面的问题。”李小霞解释道,“比如说我们孩子在区分一些相同的音,或者是相同字形的时候存在一些问题,还有就是他可能在阅读的时候,会存在着跳行、串行,或者是丢字漏字的问题,不能够很好地理解一句话。”
李小霞还介绍到,目前遇到有学习困难的孩子,临床上主要是从语言和认识两个层面对其进行帮助。语言层面,是从孩子的语音、字、词、句子还有篇章这些方面,来帮助他提高知识性的获得,在这个阶段可以通过家长、老师和学校多方的协力,也可以通过聘请家教老师来帮助处理。在认知层面,会包括视知觉、动作协调以及阅读功能等方面的训练。“我现在的病人里就有一个孩子,他存在着眼睛协调方面的问题,在做卷面的时候,经常会把一些字的笔画丢掉,这个跟他相类似形状字的这种辨识过程存在障碍有关系,所以对于这个孩子来讲,我们目前主要是针对他的视觉跟手来进行协调训练。”
李小霞表示,学习障碍并不只是家长和学校老师的问题,及时寻求心理专家的帮助,可以更早发现孩子存在的学习困难方面的问题,更早地进行专业的评估和治疗。同时,她也给出建议,家长可以通过跟老师、学校的沟通,对孩子进行因材施教,针对孩子存在的学习方面的一些具体问题,给予孩子更有针对性的一个指导。她表示,希望家长、心理专家、老师以及学校,能够一起协同为孩子扫除学习路上的障碍,帮助孩子提高学习的一个体验感,帮助孩子找到属于自己的成功。