導讀：2025年5月25日，2025國家新質生產力與智能產業(yè)發(fā)展會議在北京隆重召開。本次會議以“向新而行·以質致遠”為主題，聚焦國家戰(zhàn)略需求，緊扣科技前沿，立足發(fā)展實踐，匯聚產學研用多方力量，打造了一場融合學術研討、產業(yè)前瞻與成果表彰的科技盛會。本次大會設置八場平行會議。在“腦機接口技術突破與未來企業(yè)新生態(tài)”平行會議中，特別邀請了北京集思鳴智科技有限公司總經(jīng)理鄧甜，帶來題為“基于眼動的腦功能評估與調控應用實踐”的報告。報告深入分析了眼動作為精細快速行為學運動在腦功能評估中的優(yōu)勢，詳細介紹了其在多動癥（ADHD）、自閉癥譜系障礙（ASD）、認知功能障礙疾病診斷中的原理及產品實踐，并分享了腦機接口相關產品產業(yè)化的經(jīng)驗與啟示，為腦機接口中的腦功能評估和神經(jīng)調控產品產業(yè)化落地提供有益的參考。
阿爾茨海默病所帶來的社會負擔已得到多位專家的關注。一個關鍵問題在于，阿爾茨海默病的負擔主要源于其早期發(fā)現(xiàn)的困難。輕度認知功能障礙（MCI）被認為是當前最理想的干預窗口期，干預可延緩阿爾茨海默病的發(fā)生時間約5至10年。然而，MCI的認知下降速度相較于正常人群只是稍微加劇，且其變化并不具備明顯的特異性。這一特征使得早期識別該病變得尤為復雜。
一、背景介紹
目前，大家普遍考慮通過病理學手段對認知功能進行評估，然而這一路徑的實現(xiàn)面臨極大的挑戰(zhàn)。腦功能的復雜性使得認知變化的測量尤為困難，且常見的代償現(xiàn)象使得診斷更加復雜。盡管我們已經(jīng)能夠通過分子標記物對阿爾茨海默病進行一定的生物標志物篩查，但目前的標記物濃度與認知功能的關系并非一一對應。有些個體的標記物濃度可能已顯著升高，但其認知功能未出現(xiàn)顯著問題；而另一些個體則可能存在較低的標記物濃度，卻出現(xiàn)明顯的認知障礙。因此，單一病理指標尚無法作為輔助診斷認知問題的有效工具，且現(xiàn)階段在這一領域的突破仍然十分有限。
在認知障礙的研究中，除了病理學層面的探索，功能層面的分析也成為一個重要的研究方向。盡管無法深入了解背后的生物學機制，但通過直接從認知輸出層面進行評估，已經(jīng)成為常見的診斷方法。目前，最為廣泛應用的依然是各種量表，盡管量表應用普及且具有較高的實踐價值，但其主觀性較強，并且評估過程需要大量的人工參與，客觀性和效率存在一定局限。
在其他功能層面，腦電圖（EEG）被視為一種潛力巨大的技術，尤其在時間分辨率方面具有獨特優(yōu)勢。然而，腦電圖的挑戰(zhàn)在于其波動性較大，且大規(guī)模篩查時對導電膏的依賴使得其在實際應用中面臨較高的操作復雜度。考慮到中國龐大的老齡人口，尤其是可能達到兩三億的老年人群體，實施大規(guī)模腦電篩查顯得尤其困難。因此，許多研究者開始尋求無創(chuàng)、便攜的新興技術作為替代方案，其中包括眼動、步態(tài)以及嗅覺等技術。這些方法的最大優(yōu)勢在于便捷性和非侵入性，但其科學性和有效性仍然存在待驗證的空間。
二、科學原理與臨床證據(jù)
在這一背景下，我們選擇從眼動技術入手，以期通過視覺系統(tǒng)和眼動行為來解決認知問題。首先，視覺信息是人類獲取外部世界信息的最主要來源之一，約占總信息輸入的83%。人類視覺系統(tǒng)具有高精度的視覺捕捉能力，特別是在精細視覺辨識方面。例如，當一個人注視著光標上的某個單詞時，其左側的內容是無法直接看到的，這時眼球會自然移動以捕捉更完整的視覺信息。這一行為反映了高級認知功能的調控機制。
此外，同樣的圖像，在執(zhí)行不同的任務時，眼動軌跡和焦點的落點也會有所不同。這種現(xiàn)象表明，人類視覺加工并非像打印機一樣按順序掃描圖像，而是通過動態(tài)的眼動和信息選擇來逐步建構我們對周圍環(huán)境的認知。因此，眼動技術可以有效反映出個體在認知過程中信息處理的特點，從而為早期認知障礙的檢測提供新的可能性。
在探討高級認知功能的調控時，雖然我們面臨著對這些復雜功能的神經(jīng)機制理解尚不完全的挑戰(zhàn)，但眼動技術提供了一個值得關注的方向。盡管高級認知功能的加工機制尚不清晰，但眼動研究已有幾十年的歷史，其背后神經(jīng)環(huán)路的解釋和控制通路已經(jīng)相對明晰。因此，基于現(xiàn)有的文獻，眼動技術有潛力作為評估腦功能的有效且簡潔的工具。
眼動研究中的關鍵之一是“眼跳”，即眼球從一個點快速移動到另一個點的過程，這一過程反映了大腦控制視覺注意力和信息處理的動態(tài)特性。與傳統(tǒng)的眼動分析技術主要關注注視點不同，我們更關注眼跳中的細節(jié)參數(shù)，如峰值速度和潛伏期等。現(xiàn)有的注視點分析可以提供一些有價值的信息，但往往忽視了這些在高級認知加工中至關重要的參數(shù)，尤其是那些反映腦功能控制的動態(tài)數(shù)據(jù)。
眼跳的特殊性在于其發(fā)生的速度極快，是人體最快的運動之一，通常每秒可以達到1000視角度，且整個過程的持續(xù)時間僅為30到60毫秒。與視覺信號從眼睛傳遞到大腦皮層的速度相比，眼跳的速度更為迅猛。在執(zhí)行眼動任務時，大腦已經(jīng)決定了眼球移動的目標，一旦決策作出，眼球的運動就會按預定的路徑進行，且此過程無法再通過視覺反饋進行調整。因此，眼跳所反映的運動參數(shù)，包括落點、速度、錯誤率等，幾乎完全由大腦在任務規(guī)劃時設定，而與當前視覺信息的調整無關。
這一特性使得眼跳成為一個相對“客觀”的指標，因為它不受視覺信息實時干擾，其速度快到大腦都無法干預。因此，眼跳在高級認知功能評估中的應用，提供了一種可以客觀、精確捕捉大腦決策和調控過程的手段，這一點在其他行為學參數(shù)中是難以替代的。
與其他高級功能的調控相比，眼動作為一種行為學參數(shù)，其相關的神經(jīng)機制和控制通路已有較為深入的研究，這為我們提供了一個可靠的評估手段。基于文獻的支持，我們認為眼動，尤其是眼跳，能夠為腦功能評估提供一種簡潔且有效的工具。
第一，眼動的分析范圍較廣，但我們更關注的是眼跳，即眼球從A點到B點快速移動的過程。當前，許多眼動相關分析主要集中在注視點的監(jiān)測，通常為120Hz以下的眼動頻率，雖然這種注視點分析能夠提供一些有用的信息，但它忽略了許多與腦功能直接相關的關鍵參數(shù)，比如眼跳的峰值速度和潛伏期。眼跳具有一個顯著特點，即其發(fā)生速度極快，約為每秒1000個視角度，持續(xù)時間僅為30至60毫秒，這比視覺信號從眼睛傳遞到大腦皮層的速度還要快。眼動任務的執(zhí)行由大腦先行規(guī)劃，而一旦決策作出，眼球的運動就會按照預定的路徑進行，且在整個過程中，無法通過視覺信息來調整眼球的運動，這使得眼跳成為一個幾乎完全客觀的行為學參數(shù)。
第二個，眼動的早期性。在意識障礙或植物人狀態(tài)的評估中，眼動追蹤已被全球廣泛接受為金標準。當患者能夠跟隨醫(yī)生的指令移動眼球時，就能反映出其神經(jīng)功能的基本狀態(tài)。因此，在退行性疾病的過程中，眼動可能是最早出現(xiàn)變化的生理參數(shù)之一。2000年代初，有雜志就已經(jīng)提出，眼動可以作為觀察大腦功能變化的可靠指標。
為了驗證這一點，我們開展了反向眼跳的實驗任務，并通過設備捕捉眼動軌跡。在這一任務中，參與者需要完成從一個點到其對稱點的眼球快速移動，并抑制眼球向其他方向的移動。相較于常規(guī)量表，反向眼跳任務更具可靠性，因為它受語言障礙或方言差異的影響較小，且執(zhí)行錯誤率低。實驗結果表明，幾乎所有參與者都能高效完成任務，準確性可達99.9%。
另外，我們在實驗中還注意到，盡管大多數(shù)參與者的眼動軌跡較為準確，但仍有部分落點存在偏差。這些偏差反映了空間感知能力的局限，并通過精細校準能夠進一步改進。因此，通過反向眼跳這一經(jīng)典參數(shù)，不僅能夠評估個體的抑制功能和空間能力，還能夠了解其注意力控制的情況。
反向眼跳作為一種精確、客觀、且早期敏感的行為學指標，能為腦功能評估提供新的視角。通過這一方法，我們能夠高效且可靠地對大腦功能的變化進行評估，尤其是在認知退化或神經(jīng)功能損害的早期階段，具有重要的應用價值。
眼跳并非隨機發(fā)生，而是與任務需求緊密相關。在認知加工過程中，多個腦區(qū)參與不同認知功能的加工，而眼動任務可以幫助我們深入探討這些認知功能的不同維度。因此，通過分析眼動軌跡，能夠更客觀、早期地評估個體的認知狀態(tài)，并為認知障礙的輔助診斷提供支持。
我們使用高精度眼動儀收集了超過三萬例數(shù)據(jù)。由于部分數(shù)據(jù)在醫(yī)院無法導出，現(xiàn)階段主要基于1000Hz的眼動數(shù)據(jù)進行分析。在這一過程中，我們建立了一個包含170多萬次特定任務范式的眼動數(shù)據(jù)庫，并開始編寫眼動評估標準與專家共識。預計今年，我們的眼動標準和專家共識將正式發(fā)布。
在四川大學華西醫(yī)院和成都大學附屬醫(yī)院，我們完成了400例+的GCP臨床實驗，采用雙盲配對的前瞻性研究方法對比眼動數(shù)據(jù)與現(xiàn)有標準。研究結果表明，我們的眼動評估法在MCI篩查中的敏感度和特異度分別為85.7%、84.7%，顯著高于現(xiàn)有MMSE量表的65%。同時，我們的AUC值超過0.8，符合社區(qū)篩查工具的標準。
在中國文化背景下，標準化量表的應用效果相較于西方群體較為有限。尤其是對于老年人群體，由于文化水平和理解能力的差異，傳統(tǒng)量表的表現(xiàn)常常不理想。在四川的一項MCI篩查研究中，眼動技術的敏感度和發(fā)病率與流行病學數(shù)據(jù)高度吻合，而使用MoCA量表的陽性率卻超過50%。這一發(fā)現(xiàn)表明眼動技術相較于傳統(tǒng)量表具有顯著優(yōu)勢。
公司的眼動儀產品目前已發(fā)展出大、中、小三種型號。高精度的設備主要用于科研機構，而小型化和眼鏡式眼動儀則更適合市場化應用，尤其是用于大規(guī)模篩查。
眼動技術相比傳統(tǒng)的認知量表，尤其在阿爾茨海默病和輕度認知障礙的篩查中，具有更高的診斷敏感度和穩(wěn)定性。通過對眼動數(shù)據(jù)的AI分析，能夠在200Hz以上的頻率下進行精準評估，并利用大數(shù)據(jù)庫保障其80%以上的診斷效能。這些技術優(yōu)勢使眼動評估成為一種行之有效的早期診斷工具。
除了國內的注冊證外，我們的產品目前正積極推動海外市場的落地，預計將在泰國和俄羅斯取得相關認證。此外，我們也在推進數(shù)字療法的研發(fā)，結合認知訓練游戲，為老年人提供更有趣和持續(xù)的認知干預方法。
我們將繼續(xù)推動眼動技術在認知障礙和精神疾病診斷中的應用，同時深化數(shù)字療法在臨床治療中的整合。通過持續(xù)的研發(fā)和優(yōu)化，希望能夠在更廣泛的群體中推廣這一技術，為早期認知障礙的篩查和干預提供更加科學和精準的工具。
三、應用實踐
眼動技術的商業(yè)化應用不僅是科研的延續(xù)，還是推動醫(yī)學臨床發(fā)展的重要步驟。公司的核心目標是通過收集眼動數(shù)據(jù)，構建一個完整的閉環(huán)調控體系，借此推動新的評估方法的出現(xiàn)。這個過程中，我們不僅依靠醫(yī)院的數(shù)據(jù)采集，還通過與社區(qū)、體檢中心、醫(yī)院和藥企等各方的持續(xù)合作，力求將眼動技術發(fā)展為類似血壓計和血糖儀的日常健康工具，使其最終能夠普及到家庭中，成為每個人可以定期檢測的健康監(jiān)測設備。
在醫(yī)院的實際應用中，我們已經(jīng)取得了一些有意義的進展。例如，一名患者的MMSE和MoCA評分均為正常，均為27分，但其眼動反向測試結果異常，準確率低于20%。經(jīng)過臨床醫(yī)生的進一步判定，該患者被診斷為輕度認知障礙。這一病例雖然難以改變醫(yī)生傳統(tǒng)的診斷觀念，但卻驗證了眼動技術在早期篩查中的潛力。另外，還有一名患者，雖然MMSE評分正常，但眼動測試結果顯示異常，且準確率低于20%。進一步的PET掃描確診其為早期阿爾茨海默病。這一實例充分說明了眼動技術可以作為早期診斷的有效補充，為治療提供重要的參考。
除了醫(yī)院應用，我們的眼動技術在政府層面的支持也逐漸加強。目前，在深圳市，已經(jīng)有超過一萬人的篩查項目，且這些篩查由政府提供資助。眼動技術的應用也被納入了龍華區(qū)的認知評估流程，四川省的認知功能障礙篩查共識中同樣將眼動技術列為重要的篩查工具。這些政策支持不僅體現(xiàn)了眼動技術在臨床診斷中的潛力，也展示了其在公共衛(wèi)生領域的廣泛應用前景。
眼動技術在認知障礙篩查中的優(yōu)勢尤為突出。與傳統(tǒng)的量表工具相比，眼動技術具有無創(chuàng)、快速、低成本等特點。尤其在應對老年性癡呆等疾病時，國家的行動計劃中要求初篩率達到80%以上，而現(xiàn)有的量表工具往往難以滿足這一目標。眼動技術可以在5到10分鐘內完成篩查，且結果精準可靠，預計將成為未來常規(guī)篩查的核心工具。
眼動技術的社區(qū)篩查應用也獲得了顯著成果。最近在社區(qū)篩查中，我們發(fā)現(xiàn)一名35歲的患者，眼動結果表現(xiàn)異常，遠低于同齡人的水平。隨后，通過核磁共振檢查被診斷出“雙側額葉微小缺血灶”。經(jīng)過兩個月的數(shù)字療法干預后，患者的眼動測試結果已恢復正常。這個案例展示了眼動技術不僅能早期發(fā)現(xiàn)認知問題，還能為后續(xù)的治療干預提供精準的指導。眼動技術的獨特性還在于其參與性，許多老年人對認知問題存有回避心理，而眼動測試能夠幫助他們意識到自己可能存在的認知問題，從而更愿意參與到后續(xù)的治療與干預中。
眼動技術在認知障礙篩查中的應用已經(jīng)取得了初步成果，并有望成為未來的重要篩查工具。隨著技術的不斷進步及政策和市場的推動，眼動技術將在臨床診斷、公共衛(wèi)生篩查以及家庭健康管理中發(fā)揮越來越大的作用，為早期疾病識別和干預提供更可靠的工具。
除了在認知功能障礙方面的研究，我們目前也非常關注并積極推動帕金森病的早期診斷。帕金森病患者在早期往往存在較低的識別率、就診率和治療接受率，尤其是在疾病的早期階段，約90%的前驅期患者未被及時診斷。針對這一問題，我們希望能通過技術手段實現(xiàn)帕金森病的早期診斷。在相關研究中，尤其是張教授學生已發(fā)表的論文中，數(shù)據(jù)表明早期帕金森病患者通常表現(xiàn)出單側受損的特征，這種單側不對稱的現(xiàn)象通過眼動檢測可以非常明顯地識別出來。眼動在早期帕金森患者的診斷效能可達到90%以上，因為眼動與運動功能密切相關，而帕金森病本身是運動性疾病，因此眼動技術在此領域的應用具有顯著的潛力。目前，針對帕金森的檢測產品已經(jīng)獲得了四川省藥監(jiān)局的綠色通道，我們也在積極推動該產品的落地和上市。
此外，我們還在開展關于注意缺陷多動障礙（ADHD）的研究和技術應用。ADHD的主要特征包括注意力缺陷、沖動控制不足和情緒調節(jié)困難。通過眼動技術對ADHD兒童進行評估，已經(jīng)有多項研究表明眼動可以作為有效的診斷工具。我們與首都醫(yī)科大學及兒童研究所合作，正在開發(fā)針對ADHD的檢測和干預產品，預計該產品將在明年獲得醫(yī)療器械注冊證，并開始進行市場推廣。眼動技術在ADHD兒童中的應用不僅限于評估，還涉及到針對性的干預訓練。在實際操作中，我們開發(fā)了一種便攜式眼動儀，其特點是將電腦屏幕直接投射到眼鏡前部，并結合眼動交互，極大地拓展了應用空間。通過這種設備，我們不僅可以進行眼動訓練，還能結合其他認知訓練產品，以更低的成本和更廣泛的適用場景，將數(shù)字化的ADHD評估和干預推向市場，增強其普及性和可及性。
這些研究和應用表明，眼動技術在帕金森病、ADHD等神經(jīng)認知疾病的早期診斷和干預中具有巨大的潛力。通過持續(xù)推進相關產品的研發(fā)和臨床驗證，眼動技術有望成為未來在神經(jīng)疾病檢測領域的重要工具，并在促進疾病早期診斷和個性化干預方面發(fā)揮重要作用。
*本文根據(jù)作者所作報告速記整理而成
嘉賓簡介：
鄧甜，北京航空航天大學控制科學與工程碩士研究生，曾任推想科技法規(guī)工程部經(jīng)理，無疆科技注冊臨床及政府事務部負責人，現(xiàn)任集思鳴智董事，總經(jīng)理，率領團隊獲得創(chuàng)新醫(yī)療器械綠通二張，其中基于眼動的腦功能評估為全球首創(chuàng)，獲得國內外醫(yī)療器械注冊證五張，在無創(chuàng)腦機調控領域具有豐富的實踐經(jīng)驗。
