理大研發全聲學腦機接口系統 無創精準調控大腦 冀為柏金遜症提供高效新療法

隨着人口老化，柏金遜症等較常見於長者的疾病日增，這種無法根治的神經退行性疾病會損害患者運動能力，現時主要靠藥物或外科程序減緩症狀。有見及此，香港理工大學（理大）科研團隊開發新一代「全聲學腦機接口系統」，運用「經顱超聲神經調控技術」，以超聲波實現完全無創、深腦穿透和高精度的神經調控，可望為柏金遜症以至抑鬱症等神經及精神疾病患者，帶來嶄新治療方案。團隊已分別與上海華山醫院、南方醫科大學珠江醫院合作，展開臨床研究工作。

該系統由理大無創腦機接口研究中心主任、生物醫學工程學系教授孫雷教授與其學系博士畢業生丘志海教授帶領科研團隊研發，能夠利用超聲波的物理特性，穿透顱骨、精準聚焦深腦區域。系統包含超過128個獨立陣元的經顱稀疏超聲陣列，配合定製驅動系統，可實現每通道獨立控制和聲場精確操控；通過動態聚焦與波束定位技術，空間分辨率可精細至4毫米以內，能夠對深腦區域進行高精度調控，從而達致減緩柏金遜症症狀的療效。

孫教授表示，現時常見的兩大腦機接口技術各有局限：一是侵入式技術，需透過開顱手術將電極植入大腦，風險較高且不可逆轉；另一種傳統非侵入式技術如電刺激，則受限於分辨率不足或穿透深度有限，難以精準調控深層腦區。他解釋：「我們的腦機接口系統可透過超聲波與大腦溝通，以調控大腦功能。我們可透過理大自主研發的頭盔狀裝置，運用超聲波調控大腦細胞，以改善柏金遜症的症狀，實現無創治療。」

在超聲神經調控的基礎上，團隊進一步研發聲遺傳學技術，大幅提升調控的精準度。孫教授指：「大腦細胞種類繁多，要單獨調控某一類細胞並不容易。我們研發的聲遺傳學技術能夠精準識別並調控特定類型的細胞，目前更是全世界唯一一項獲多間獨立實驗室多次驗證成功的技術，充分證明其科研價值。」

理大高級副校長（研究及創新）趙汝恒教授表示：「國家『十五五』規劃綱要草案將腦機接口列為新的經濟增長點。理大一直致力支持國家戰略發展，而這個全聲學腦機接口系統正是大學在生物醫學工程領域的重要突破。理大於中國內地建立了強大合作網絡，研究團隊與頂尖醫院展開合作，助理大科研成果落地轉化，為國家發展創新醫療技術、提升人民健康福祉，貢獻力量。」

團隊已透過小鼠實驗驗證技術成效。孫教授補充：「患有柏金遜症的小鼠經超聲調控後，其身體運動功能顯著提升。雖然柏金遜症主要是因衰老過程中某些腦細胞過度凋亡所引起，且無法逆轉，但通過超聲波調控現有細胞的功能，可以顯著改善症狀。」

下一階段，孫教授將擴充臨床實驗的規模，計劃聯合中國內地共五間頂級醫療中心，招募100名柏金遜症患者開展臨床研究，驗證其超聲波技術的安全與療效，為後續監管審批和商業化奠定基礎。未來，團隊亦期望與香港的醫院合作進行臨床研究，並研發更輕便的家用醫療裝置，讓患者日後可在家中進行持續治療。

除了柏金遜症，團隊亦正研究以經顱超聲神經調控技術，協助治療抑鬱症、進行體重控制和睡眠調節等。孫教授團隊在聲遺傳學領域深耕十載，成果豐碩，已申請十多項不同技術方案的專利，並於香港及中國內地累計獲得超過7,600萬港元的研究經費，包括「創新及科技基金」和「國家自然科學基金」等。孫教授亦憑藉其聲遺傳學的研究，於2025/26 年度獲研究資助局頒授「高級研究學者」名銜。

是次研究成果已發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）、《自然通訊》（Nature Communications）及《細胞報告》（Cell Reports）等國際學術期刊。

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