讀創/深圳商報記者 袁斯茹
不久前，電影《阿凡達》重新上映，人們得以重溫潘多拉星球的神奇：通過自帶的“萬能接口”，納美人能用意念召喚坐騎、和各個物種直接交流。而從電影初次上映至今的12年間，人類的腦機接口研究也取得了重大突破。
“腦機接口技術可以拓寬人們和外界溝通的渠道，突破眼睛、鼻子、嘴或手的限制，實現意念感知，甚至通過重組神經網絡，訓練出‘超級大腦’。”近日，中科院深圳先進院正高級工程師李驍健告訴記者。據悉，其團隊在國內率先打通了腦機接口全技術鏈，目前已將柔性電極陣列接入獼猴腦內。
△李驍健
腦機接口并不神秘
走進李驍健的實驗室，各種零件、設備、工具滿滿當當。比起科學實驗室，這里更像一個工程實驗間。其中，頭頂接有一個小盒子外設的玩具猴引人注目。李驍健說，這是團隊對比真實實驗猴制作的演示道具。
腦機接口，本質上是在人或動物的腦與外部設備間，創建用于信息交換的連接通路。根據采集信息方式的不同，分為植入式和非植入式兩種。其中，植入式即將傳感器植入腦內，可獲得高質量的神經信號，并利用電流讓計算機和腦細胞產生“互動”，而非植入式只需戴上“腦電帽子”，通過無創的經顱電刺激，來達到一定的信息傳遞效果。
李驍健團隊專注于植入式腦機接口的研究。他向記者詳細展示了實驗中涉及到的各個模塊，“腦機接口并不玄幻，只是技術鏈比較長。”
首先，將傳感器植入對應的腦區中，為使采集到的信息達到一定精度，傳感器數量可以達到成千上萬個；在采集到神經信號后，由連接著的芯片和電路進行預處理，放大神經電信號并處理掉干擾信息，轉化為數字電信號；接下來，分析采集到的信息，進行解碼；然后通過再編碼，形成效應器控制指令，比如控制機械臂給自己端一杯咖啡，或實現意念打字；此時感知到的執行信息再反饋給大腦，用來確定后續的任務。
（圖片來自網絡）
“這其中涉及到從腦到機和從機到腦兩個過程，難點包括判斷哪個腦區負責哪些信息、如何讓成千上萬個傳感器同時工作、如何讓植入對大腦的損傷盡可能小，反饋給大腦的信息如何盡量還原為真實感知等。”李驍健告訴記者。
“超級大腦”或許可行
事實上，最近的腦機接口界可謂十分熱鬧。
今年4月，馬斯克的Neuralink公司在猴腦中植入腦機接口，讓其意念玩電子游戲。5月，頂級期刊《科學》刊登了斯坦福大學的最新成果，大腦中植入了腦機接口的癱瘓患者，實現了意念寫字。
“這兩項成果都是典型的應用示范，”李驍健說，“在相關技術達到一定積累的時候，科學家們開始尋找具體的應用，在這個過程中讓技術進一步完善。”
比如在斯坦福大學的實驗中，科研人員遇到一個難題：患者的手已經癱瘓十多年，他的大腦還“記得”用筆寫字這一神經活動嗎？最終，團隊通過一種被稱為數據增強的方法，在神經活動模式中引入人為變化來拓展訓練數據，最終模仿人類大腦中產生的自然變化。
△斯坦福團隊的意念寫字登上《Nature》封面
李驍健告訴記者，理論上，通過訓練，可以重塑大腦中的神經網絡。“就像騎自行車、游泳，都不是與生俱來的技能，卻可以通過后天訓練，讓大腦中負責這些活動的神經元‘排列組合’，形成新的神經網絡。”他舉例道。
在斯坦福大學的實驗中，患者脊髓中控制運動的神經元壞死，科學家通過讀取寫字這種運動在腦內的神經信息，重現了用手寫字的活動。類似的，如果負責某些運動的神經元壞死，也可以訓練附近的神經元來代替，而腦機接口是重要工具。
“如果‘腦洞’再大一些，人們可以通過腦機接口，訓練塑造出此前從未出現過的腦神經網絡，可能形成‘超級大腦’。這會是神經工程的變革性技術。”李驍健說。
值得一提的是，對于Neuralink公司提出的，腦機接口可實現記憶的下載和上傳，業界先驅米格爾·尼克萊斯利曾在騰訊WE大會上表示，“過于玄幻，‘數字永生’也并不存在。”
△英劇《黑鏡》中，人們可以上傳和保存自己的意念，實現“數字永生”
深圳有技術優勢
雙光子顯微鏡、神經擬態的柔性電極陣列、光驅動神經遙控技術……李驍健主持和參與研發的新技術、新設備著實不少。他表示，這些都是為研究和發展腦機接口技術開發的工具。
“腦機接口的產業鏈較長，其中又涉及生物學、神經學、材料學、計算機、電子工程等多門學科，有效的工具必不可少。”李驍健說。他特別提到在深圳從事這一研究的優勢：深港的腦科學領域在國內較為先進，而深圳的智能制造業發達。團隊自己設計的零件和樣機，大都在深圳可以找到訂制廠家。上午送去樣圖，一兩天就能拿到實物，這在別的地方是做不到的。
盡管團隊已打通全技術鏈，甚至做出了和Neuralink系統帶寬同級別的腦機接口裝置，但李驍健也承認目前的一些關鍵技術與國際水平相比，還有一定差距。比如Neuralink的高密度傳感器只有頭發絲的1/4，定制的神經芯片比人的指甲還小很多。“我們目前也在朝設備微型化的方向努力，只有設備越來越小，直至看不出來，腦機接口才有大規模應用的可能。”李驍健說。
談及具體落地應用，他認為有三個主要方向。第一是神經疾病治療和神經系統替代，比如癱瘓患者的“腦控假肢”，甚至脫離外掛機械，實現自主神經修復。第二是神經調控，用于干預某些精神類疾病可能引發的危險行為。事實上，人腦的決策往往比實際行動要快幾秒鐘，而腦機接口可以在獲取神經系統的危險決策后，在人付諸行動前將其阻止，當然其中涉及到倫理安全問題。第三是跨越感官進行交流，這是人類較高層次的對信息的訴求。馬斯克在初建Neuralink時也提到，人類需要突破主要依賴眼睛和嘴巴收發信息的瓶頸，以更高效的形式，生活在未來的信息世界中。
（受訪者供圖）
腦機接口大事記
1924年，德國精神病學家伯格發現了腦電圖，人們看到了來自大腦的信號。
1969年，華盛頓大學醫學院利用猴子進行腦電生物反饋的研究。
1990年代，杜克大學的尼可萊里斯完成對老鼠運動腦電波的初步研究，實現了提取夜猴的皮層運動神經元信號，來控制機器人手臂。
1999年，哈佛大學的斯坦利試圖解碼貓的神經元放電信息，來重建視覺圖像，從中能看到可辨認的物體和場景。
2000年，Donoghue小組實現恒河猴對計算機屏幕上的光標運動控制，來追蹤視覺目標，其中猴子不需要運動肢體。
2008年，匹茲堡大學神經生物學家宣稱利用腦機接口，猴子能用操縱機械臂給自己喂食，標志著相關技術已實現動物腦和外部設備直接相連。
2009年，美國南加州大學的伯格小組研制出能夠模擬海馬體功能的神經芯片。該團隊將這種芯片植入大鼠腦內，使其成為高級腦功能假體。
2014年，巴西世界杯，身著機器戰甲的截肢患者，憑借腦機接口和機械外骨骼開出了一球，背后技術由尼可萊里斯團隊提供。
2016年，美國明尼蘇達大學取得重大突破，讓普通人在沒有植入大腦電極的情況下，只憑借“意念”，在復雜的三維空間內實現物體控制，包括操縱機器臂抓取、放置物體和控制飛行器飛行。
2017年，斯坦福大學團隊發表論文，宣布他們成功讓三名受試癱瘓者通過簡單的想象，精準控制電腦屏幕的光標，輸入了他們想說的話，其中一名患者可以在1分鐘內平均輸入39個字母。
2020年，埃隆·馬斯克旗下的Neuralink公司找來“三只小豬”，向全世界展示了采集到的大腦信號。
審讀：孫世建
本文來自【深圳商報-讀創】，僅代表作者觀點。全國黨媒信息公共平臺提供信息發布及傳播服務。
科技狂人”馬斯克（Elon Musk）在侵入式腦機接口技術的前沿探索中遭遇了重大挫折。
北京時間5月9日，馬斯克成立的腦機接口公司Neuralink其官網上發布報告稱，首位植入腦機接口設備的受試者體內一些電極出現問題，大腦植入物出現故障，影響了設備的運行速度和準確性。
Neuralink文章并未透露出現問題的電極數量，但指出，公司已經修改了算法并修復了相關軟件。有研究人員稱，出現這一問題背后可能是受試者的頭部動作導致設備出現移動或脫落。數據顯示，目前Neuralink受試者每天使用該設備的時間在8~10小時左右，期間他可以通過大腦意識和外界進行溝通交流。
很顯然，馬斯克Neuralink的首例腦機人體臨床試驗出現了重大事故。
早在2023年5月，Neuralink獲得美國食品和藥物管理局（FDA）批準，可開展人體臨床研究。今年1月，公司完成首例腦機接口設備的人體植入手術，受試者此前在潛水事故中脊髓受傷肩部以下無法活動，術后他可以用意識控制外部設備，還曾用電腦下國際象棋玩游戲。
而從全球范圍來看，腦機接口技術現在已取得較大進展，但距離真正大規模商用還有距離，目前仍面臨包括實用性技術瓶頸、倫理隱私等方面的阻礙，其中，腦機植入人體的安全性一直備受爭議和擔憂。
那么，作為AGI目標中的重要路線方向，此次Neuralink的事故是否意味著，人類致力于構建“從機器智能到真正人工大腦智能”的夢想將要破滅了？
腦機接口（brain-computer interface，BCI）是指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接，實現腦與設備的信息交換。腦機接口技術可分為非侵入式、半侵入式以及侵入式。
清華大學醫學院長聘教授高小榕曾表示，腦機接口是很多學科交叉而形成的一個科學領域。它是個硬核科技，并非其他領域研究的技術延伸，而是一個重要的技術匯聚。他認為，腦機接口未來將是一個不可或缺的前沿技術。
Neuralink公司成立于2016年，由特斯拉CEO馬斯克一手創辦。公司致力于腦機接口技術研究。
對于Neuralink成立初衷，馬斯克曾公開表示，自己創辦Neuralink的初衷是認為 AI 可能會威脅人類文明，最終成為更高級生命體的墊腳石。為了避免這一命運，人類需要找到一種方法將大腦連接到電腦上，Neuralink的使命就是創造“連接人和計算機的超高帶寬的腦機接口”。
技術層面，成立8年來Neuralink實現了多個技術突破。2019年7月，Neuralink利用手術機器人、N1傳感器和柔性電極三大工具，以侵入式腦機接口方式建立腦-機系統，成功在小鼠上進行了實驗；2020年升級將1024個柔性電級內嵌至小豬大腦，一小時內完成了整個腦機植入過程；2021年公司實現植入腦機芯片的猴子用意念玩電腦游戲；2022年Neuralink讓植入腦機設備的猴子實現“意念打字”。
融資層面，截至目前，Neuralink累計完成超過7億美元的融資，傳公司估值已超過50億美元（約合人民幣357.17億元），是全球估值最高且最受關注的腦機接口公司。
然而，Neuralink自成立以來一直備受市場爭議，主要是兩方面：一是動物試驗階段的倫理，另一個就是人體臨床試驗的技術安全性。
首先是動物。
早在2022年2月，美國藥物醫師委員會就曾起訴Neuralink的恒河猴腦機接口項目違反美國《動物福利法》，導致實驗中的23只恒河猴有15只在備受折磨后死亡。
美國聯邦政府的一份數據顯示，自2018年以來，Neuralink已殺死近 1,500 只動物，其中包括 280 多只羊、豬和猴子。知情人士稱，這個只是粗略估計，因為公司沒有對測試和殺死的動物數量保持精確的記錄。Neuralink也用大鼠和小鼠進行了研究。
隨后，有美國議員聯名致信，要求對Neuralink進行審查，原因是涉嫌侵犯動物權益。Neuralink員工認為，由于馬斯克希望加快研究速度，動物死亡數量高于應有數量。該公司的動物實驗因過于匆忙，而造成了不必要的痛苦和死亡。
但馬斯克曾發推文反駁稱，為了盡量減少健康猴子的風險，早期試驗選擇了成長至晚期的猴子（已經接近死亡），而非外界所擔憂的“腦機殺猴”行為。
相對于動物實驗，如果做到猴這一步就有問題，那腦機接口的人體臨床實驗只會更讓人擔憂。
經過接近一年的等待，2023年5月，Neuralink宣布獲得FDA人體臨床試驗批準。隨后，該公司建立PRIME研究——一項針對公司完全植入式無線腦機接口 (BCI) 的醫療設備研究試驗，而植入BCI設備——Link，使用1024個電極記錄神經信號，這些電極分布在64條比人類頭發還細的“線”上。
去年下半年，Neuralink招募到首位植入腦機設備的患者諾蘭·阿博 (Noland Arbaugh) ，他曾在潛水事故中導致頸部以下處于癱瘓。
腦機接口受試者諾蘭·阿博(Nolan Arbaugh)
今年1月，阿博成功完成了Neuralink手術，術后第二天他就出院了。接下來的時間里，阿博就一直在接受訓練。
Neuralink曾表示，手術進行得“非常順利”，馬斯克2月稱這位受試者已完全康復，沒有出現不良反應。
盡管受試者阿博和馬斯克一直聲稱，通過腦機接口可實現持續玩《文明VI》、《馬里奧賽車》之類的游戲，反饋良好。但如今的結果卻表明，腦機接口在人體臨床實驗仍出現一些事故和問題。
據Neuralink公司5月8日公布的信息顯示，如今復盤阿博100天期間的臨床實驗時發現，在手術后的幾周內，受試者體內許多鑲嵌電極的“線”（Link）從大腦中縮回，導致有效電極數量凈減少，進而導致BPS降低。
所謂BPS，指的是每秒位數（bits-per-second），是衡量光標控制速度和準確性的標準，BPS值越高表示光標控制越好。
每日峰值性能（以每秒位數BPS為單位）
Neuralink的競爭對手、腦機接口公司Paradromics首席執行官Matt Angle表示，傳統上，外科醫生將大腦植入物直接放置在腦組織本身的頂部，在那里它們“像水上的船一樣移動”。他指出，縮回的線“對于大腦植入物來說是不正常的”。
從事腦部植入物研究的學者認為，這種事故會在后續引發并發癥，背后可能是由于這些線連接到位于顱骨內，而不是腦組織表面的設備引起的。
美國圣路易斯華盛頓大學醫學院的神經外科醫生Eric Leuthardt表示，工程師和科學家未能意識到大腦在顱內空間內移動的程度。僅僅是點頭或突然移動頭部就會導致幾毫米的擾動。
在將該設備植入阿博之前，Neuralink已在動物身上對該設備進行了廣泛的測試。不過，Leuthardt認為，一個潛在的問題是，由于動物的大腦較小，電極的移動幅度不如人類。
Neuralink表示，針對這一變化，公司修改了記錄算法，使其對神經群信號更加敏感，改進了將這些信號轉化為光標移動的技術，并增強了用戶界面。這些改進使BPS快速而持續地提高，現在已經超越了最初的性能。
盡管存在“線”從腦組織中縮回的情況，但Neuralink依然表示，阿博最近每天使用BCI設備約8小時，周末通常每天使用10小時。最近，他在一周內總共使用該設備 69 小時：其中 35 小時是結構化會話，另外 34 小時是個人使用。
自第一次 BCI 會話以來每天使用 BCI 的時間
長期研究腦機接口的南開大學教授段峰卻認為，參與猴實驗的多數猴子都已死亡，馬斯克不應該著急做人體試驗，而是要再做一批猴實驗，猴子沒問題再轉到人身上。
另外，Neuralink還面臨諸多倫理問題。不同于其他醫療設備可以隨時取用，植入式腦機接口會一直采集、解碼人腦信號，一旦遇到數據隱私和安全問題，可能會導致腦部數據“透明化”，甚至還有觀點指出，如果腦機接口技術安全性受到威脅，大腦是否會“中病毒”，干擾人類的思維和意識，可能將成為一場“科技災難”。
Neuralink則強調，當前這份研究的工作重點是將光標控制性能提升到與健全人類相同的水平，并將功能擴展到文本輸入。
展望未來，Neuralink希望把Link設備擴展到現實世界，以實現對機械臂、輪椅和其他技術的控制，從而提高四肢癱瘓患者的獨立性。
腦機接口概念提出至今已有50年。
研究數據顯示，1990年至2021年，全球超過三分之一的人口受到神經系統疾病的困擾，包括中風、嬰兒腦損傷、癡呆癥、癲癇、孤獨癥等，給醫療系統和社會經濟帶來巨大負擔。同時，據統計，有 180,000 名美國人患有四肢癱瘓，每年還有約 18000 人遭受癱瘓性脊髓損傷。
因此，腦機接口設備或將改變這些患者的現狀。
“腦機接口為神經系統疾病治療開辟新路。”神經外科醫學家、中國科學院院士趙繼宗表示，腦機接口可以替代、恢復、增強、補充腦功能，為腦功能損傷患者帶來希望。不過，目前腦機接口還處在臨床試驗階段，許多技術和倫理問題尚待解決。
近年來，世界各國都在積極推進腦機接口技術研究，腦機接口也因此成為全球前沿科技競爭的重要高地。
目前，腦機接口技術已能夠完成單詞拼寫，設備控制，游戲交互等功能，以及豬、猴子這類動物性實驗，而且腦機芯片、腦電采集平臺、產品和應用、醫療機構等產業鏈上下游均有企業布局。
公開數據顯示，全球腦機接口的市場規模在2021年達到了15億美元，預計到2027年全球腦機接口市場規模將達到33億美元。麥肯錫則預計，腦機接口相關市場規模在2030-2040年期間可達700億-2000億美元。
數據顯示，截至2023年4月，全球有1394起腦機接口相關融資事件，大多投融資以種子輪和A輪為主。
腦機接口這一市場前景巨大，危險也同時存在。當然，中美腦機接口技術依然存在巨大差距。
2020年，浙大團隊再度取得階段性技術成果，完成了中國首例侵入式腦機接口臨床研究，讓患者實現了“意念”控制機械臂和機械手拿食物、飲料，甚至還可以打麻將。
2021年，中國科學院深圳先進技術研究院李驍健團隊完成在獼猴腦內長期植入超過1400通道的柔性電極陣列，并使用自研儀器成功地以數萬赫茲的高采樣率，同步且持續地采集了每個通道的神經信號，在國內率先打通了腦機接口全技術鏈。
隨著馬斯克的Neuralink加速進行人體臨床試驗，國內也陸續公布高位截癱患者通過無線微創腦機接口實現意念控制光標移動、氣動手套喝水等案例。
但中國科學院深圳先進技術研究院、深港腦科學創新研究院高級工程師李驍健認為，在植入式腦機基礎研究方面，美國起步早于中國大概20年。未來5到10年內，中國還做不到領跑，只能說是努力跟上，爭取并跑。
同時在人才儲備和培養方面，李驍健認為，國內與美國差的比較多，對于像做Neuralink這種激進的腦機接口技術研究的人比較少，有能力對激進研究方案進行評估的人更少。在審評能力不足的情況下，也會導致有挑戰性的臨床實驗根本無法推進。
“跟Neuralink比起來，我們這種方式比較求穩，是一種極為簡化的方案。而馬斯克的風格是搞激進創新的。”李驍健補充道，中國研究的腦機電極通道數太低（只有8個），而Neuralink進行高達1024個電極通道的高通量腦機技術研究，兩者幾乎沒有可比性。
鈦媒體App了解到，目前國內腦機接口產業仍處于長期虧損狀態，研發高、營收低。因此，國內研發最先進腦機接口技術更多集中在高校和機構，需要國家自然科學基金的資金支持，前沿研究集中在中科院，腦機接口企業角色是輔助、應用和產業規則制定工作。
對于侵入式腦機接口，截至目前，全球進入人體臨床試驗階段的已有三家，分別是 Neuralink、Onward 和 Synchron。
多位腦機接口行業專家告訴鈦媒體App，目前國內侵入式腦機接口實驗很難推進，患者不一定認可，而企業背后也需要有一定醫療資源和背景。
腦虎科技聯合創始人、中國科學院上海微系統與技術研究所研究員陶虎表示，國內腦機接口領域應正視與國際頂尖團隊在工程能力方面的差距，盡快形成頂層設計，更高效配置各方資源，在腦機接口領域形成中國的獨到優勢。
當前，政策層面已全面發力。
2024中關村論壇年會期間，北京市發布《加快北京市腦機接口產業發展行動方案（2024-2030）（征求意見稿）》，提到到2026年，北京希望腦機接口核心關鍵技術實現突破，培育多家龍頭企業；到2030年，腦機接口技術體系完善自主，培育百家中小企業，形成產業發展集聚區。
北京市經濟和信息化局副局長姜軍成表示，將通過三年努力，到2026年北京將實現核心關鍵技術突破、培育龍頭企業、推動醫療器械啟動臨床試驗等一系列發展目標。
“過去50年，腦機接口從科幻到產業落地實現了從0到1，再從1生2的突破，未來50年腦機接口會走向2生3、3生萬物的階段。”高小榕認為，隨著技術的發展，未來腦機接口的最佳應用場景可能是以醫療和助老為核心。
(本文首發于鈦媒體App，作者｜林志佳，編輯｜胡潤峰，張盈對本文亦有貢獻）
4年前，一場車禍令老楊頸椎處脊髓完全性損傷，自此，從老楊大腦產生的運動意念，幾乎無法再傳達給軀體——老楊癱瘓了。
2023年10月，老楊的顱骨被鑿出一個孔洞，植入了兩枚1分錢大小的腦機接口處理器、含有8個接觸點的電極。由此，老楊的腦電信號被機器讀取出來，然后下達給一只氣動手套。三個月后，這只手套代替老楊與大腦“失聯”已久的右手，準確完成了抓握水瓶的動作。
腦機接口作為時下的科技風口，正引發越來越多的討論。在醫學界，它被視為具有廣泛應用前景，可在癱瘓、漸凍癥、帕金森、認知障礙、抑郁癥等疾病中發揮“電子藥”的作用。
不過，從愿景走向現實，這一新技術還要解決安全性、腦電信號翻譯、倫理等諸多問題。
為自己點一支煙
老楊如果犯煙癮，妻子會點燃一支，放入他嘴中。
癱瘓十四年后，老楊第一次再度抓握住一瓶水，他由此產生了新的憧憬：未來，能自己親手點燃香煙。
2024年2月1日，四位醫生在首都醫科大學宣武醫院分享了老楊的病例。緊挨著報告廳的中國國際神經科學研究所是一棟顯眼的新建筑，被設計成大腦的模樣，不時有身著白大褂的人員進出。
如果將老楊的大腦與這棟大樓做比較，最大的區別或許在于，老楊體內那條貫通大腦內外的“道路”被阻隔了。
頸椎處脊髓完全性損傷患者老楊的病例分析。 新京報記者 戴軒 攝
十四年前，一場車禍令老楊頸椎處脊髓完全性損傷，ASIA評分為A級。這是脊髓損傷最嚴重的一級，意味著損傷部位以下的運動和感覺功能完全喪失。
脊髓就像意志與感覺的主干道，連接著大腦與軀干。這條通路損毀，大腦與軀干便形同“失聯”，感覺無法從指尖傳入大腦，想法也無法從大腦下達給肢體。對老楊來說，即便是想要喝水這樣簡單的沖動，也被“深鎖”在頭顱之中。
現在，喝水的念頭被“救”了出來，并在一支氣動手套上得以實現。隨著美國企業家馬斯克近日的成果發布，這項技術于公眾而言已不再陌生——腦機接口。
將腦機接口放入顱骨中
“腦機接口解鎖的主要是老楊的運動功能。他所做的事情就是想象，想象原先那種操控手的抓握的感覺。通過反復訓練，現在達到了90%的準確率。”國家神經疾病醫學中心科研轉化部副主任魏鵬虎解釋道。
就在幾天之前，老楊的案例被宣布為“全球首例植入式硬膜外電極腦機接口輔助治療頸髓損傷引起的四肢截癱患者行為能力取得突破性進展。”
老楊是在2023年10月24日接受的手術。在手術臺上，他的顱骨被鑿開一個小孔，置入了兩枚硬幣大小的腦機接口處理器。
手術后10天，老楊出院回家。居家使用時，體外機隔著頭皮給體內機供電，并接收腦內的神經信號，傳送到電腦或者手機上，實現腦機接口通信。
植入老楊腦內的腦機接口。 新京報記者 戴軒 攝
整個過程經歷了比普通手術復雜得多的設計與環節。
2023年4月，這項無線微創腦機接口的臨床試驗在宣武醫院進行倫理審查。審查的核心在于權衡受試者的獲益與風險。
規避風險是手術設計時參與者考慮的首要問題。
人腦有著層層包裹疊加的解剖結構。從頭皮往下，分別要透過顱骨、硬腦膜、蛛網膜、軟腦膜等組織，才會抵達腦組織。放眼全球，不同的公司在設計處理器放置位置時有各自的考量，也由此產生了各類不同的產品。
宣武醫院院長趙國光介紹，最常見的裝置置于頭皮外，可以得到常規的腦電圖，記錄語義，有無創的優點，但也有敏感性弱的缺點；有的放置于顱骨之下、大腦皮層表面或腦實質內，需要解決的是異物接觸腦組織的排異問題，馬斯克研發的腦機接口，就是將頭發絲一般柔軟的電極扎入腦組織內。
為了在“避免排異”和“有效獲取大腦電信號”之間尋找平衡，老楊的腦機接口處理器放置在了顱骨內，電極的8個接觸點覆蓋在硬膜外，不直接接觸腦組織。由于采用近場無線供電和傳輸信號，植入顱骨的體內機無需電池，避免電池泡在體液中發生風險。
不同腦機接口產品在腦內的放置位置示意圖。 新京報記者 戴軒 攝
從語言、視覺到聽覺、動作，人體不同的功能的“中控區”位于大腦皮層的不同區域。在溝通中，老楊提出希望恢復右手的能力，完成生活中常見的喝水、吃飯甚至寫字等動作。醫生們找到控制這些動作的相應皮層區域，以此安排電極接觸點的放置部位，確保準確采集到相應的腦電信號。由此，前期準備得以完成。
經過三個月的居家康復訓練，老楊現在可以通過腦電活動驅動氣動手套，實現自主喝水等腦控功能。令醫生驚喜的是，老楊脊髓損傷的ASIA臨床評分和感覺誘發電位測量均有改善，對腦機接口的使用，似乎讓損毀的神經通路得到了一定程度的復建。
破譯大腦“天書”
隨著馬斯克腦機接口案例的發布，這一技術展現在公眾面前，并引發廣泛討論。趙國光介紹，在業界，與腦機接口的“觸軌”來得更早，從技術發展史的角度，其概念的提出，甚至可以往回追溯50年。
“一般認為2023年是人工智能的元年，主要來自于計算機算法方面的發現，如ChatGPT根據語言模型能形成檢索與更加智能的回答，原來需要幾十年才能發現的蛋白新結構也由機器發現等。電生理信號背后是海量數據，目前認為，神經科學也是大數據的科學，因此從去年開始，腦機接口也成為了熱點賽道，這是科技發展所推動的。”趙國光解釋。
腦機接口的核心邏輯是記錄與解讀大腦信號，并實現大腦和計算機之間的直接通信。老楊這樣的脊髓損傷患者或從中獲益，從更長遠的愿景看還有實現腦機融合智能，直接拓展人腦信息處理能力。
首都醫科大學宣武醫院，專家正在介紹腦機接口技術的進展。 新京報記者 戴軒 攝
不過，愿望廣闊而美好，回歸應用層面，醫生與科學家們還要破解諸多現實問題。
例如“翻譯”。隨著科技進步，采集腦電信號已廣泛應用于臨床和實驗中，但如何解讀這些數據龐大的“大腦的話語”，并翻譯為機器能夠讀懂的代碼，是目前應用所面臨的一個巨大空白點。
“我們所采集到的毫秒級電信號，它們就像天書，不研究都不知道代表什么，想要在外接設備形成機械力，不管是電動開關窗簾還是其他，都需要轉成機器能聽懂的編碼，11001100011……不同語言也有各自的特點，譬如握住水瓶，英文就是一個hold，中文可以是握、拿、持、抓，表達更加豐富與精細，同時也為中文解碼帶來了挑戰，這需要我們一一探索。”趙國光介紹。
再如捕捉電信號。大腦有1000億神經元，記錄多少才能反映功能的缺損？目前最好的技術可以記錄到3000神經元，記錄1000億是不可能的，即便只有幾千，長期穿刺也可能帶來腦損傷。
此外，倫理問題也要求解答。在醫院端，患者的數據被長期采集，其隱私如何保障？更遠一點，隨著算法的高度發展，如果AI未來出現了意識，人類是否還能通過簡單的“斷電”來對待它們？
當然，醫生們當下考慮更多的仍是現實問題。
不管是脊髓損傷，還是漸凍癥、帕金森、認知障礙、抑郁癥、自閉癥、腦梗后偏癱……這些涉及神經系統病變的癥狀，都是腦機接口及相關數字診療能夠大展身手的領域。在宣武醫院，針對癲癇患者的重復神經刺激臨床試驗，在一年中開展了近40例，同樣是通過電極植入，在紊亂的腦電信號上“做文章”。
“我們在挑戰不可能，挑戰的是沒有解決方案的疾病，現在還是個例，還有很多問題沒有得出結論。如果有一天，我們治療的截癱患者已經完成一百例，也就擁有了大數據去回答一系列關于效果、感染、是否取出等問題，由此來驗證新技術是否適合，所有裝置都是這樣的一個過程。”趙國光說。
新京報記者 戴軒
編輯 陳靜 校對 吳興發