每經(jīng)記者｜張凌霄    每經(jīng)編輯｜高涵    

圖片來源：攝圖網(wǎng)

近日，知名電動汽車公司特斯拉的創(chuàng)始人埃隆•馬斯克為自己旗下的腦機接口公司 Neuralink舉行了一場全球矚目的發(fā)布會，馬斯克在現(xiàn)場介紹了該公司的最新一代植入式腦機接口產(chǎn)品。

這場發(fā)布會立刻掀起了人們關(guān)于科幻未來是否臨近，以及人類對大腦的探索究竟幾何的熱烈討論。

雖然有學(xué)者認為馬斯克的“小豬直播”未展現(xiàn)神經(jīng)解碼方面的“任何重大進展”，但也有專家對此表示了肯定。全球領(lǐng)先的腦神經(jīng)科學(xué)公司NextMind的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Sid Kouider在接受《每日經(jīng)濟新聞》記者采訪時說道，他們（Neuralink）的舉動正在增強人們對神經(jīng)接口的認知。

今年1月，NextMind在今年舉行的國際消費類電子產(chǎn)品展覽會（CES）上展示了其用于實時交互的非侵入式腦機接口設(shè)備，該設(shè)備允許用戶僅通過意念控制數(shù)字世界中的任何東西。據(jù)外媒報道，這款可穿戴式的腦機接口是全球首個此類產(chǎn)品。

然而，腦機接口技術(shù)要被真正應(yīng)用到治療自閉癥、抑郁癥、阿爾茨海默癥等腦部疾病，還需要攻克許多難關(guān)。業(yè)界認為，腦機接口技術(shù)將經(jīng)歷“腦機對接”“腦機交互”“腦機融合”三個發(fā)展階段，當前正由第一階段向第二階段過渡。

“神經(jīng)解碼”道阻且長 

在Neuralink的發(fā)布會上，馬斯克展示了第二代植入式腦機接口產(chǎn)品。一枚硬幣大小的可植入大腦的芯片將通過類似微創(chuàng)手術(shù)的方式被植入腦中，植入后，微小的電極“線”將穿過大腦的外表面，通過1024個薄電極與腦細胞交流，檢測來自神經(jīng)細胞的電脈沖，顯示大腦的工作情況。按照Neuralink的長期計劃，這些線被設(shè)計成可以通過計算機生成的信號與外界進行交流。

今年5月時，馬斯克曾表示，Neuralink開發(fā)的腦機接口設(shè)備將會在五年內(nèi)讓人們不再使用語言交流。另外，其產(chǎn)品可能會在一年內(nèi)被首次植入人腦中。

腦機接口科學(xué)家、卡耐基梅隆大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任賀斌教授認為，馬斯克演示了在腦機接口設(shè)備小型化和無線通信等工程領(lǐng)域的發(fā)展，但似乎沒有展現(xiàn)神經(jīng)解碼方面的“任何重大進展”。

但是在Kouider看來，這次發(fā)布會仍有其重要意義，因為它激發(fā)了人們對神經(jīng)接口的興趣，也描繪了一個腦機接口可能為人們帶來好處的未來。“盡管目前還不清楚Neuralink的研究是局限于臨床應(yīng)用，還是同時涉及開放給主流應(yīng)用，但他們的舉動正在增強人們對神經(jīng)接口的認知，人們會意識到人類從神經(jīng)接口技術(shù)中受益并不是遙遠的事情。” Kouider向記者說道。

過去幾十年中，人類對于人或動物的大腦與外部設(shè)備之間進行信息交換的可能性的探索一直在緩慢地、斷斷續(xù)續(xù)地進行著。

1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校的計算機科學(xué)教授雅克•維達爾（Jacques Vidal）首次在學(xué)術(shù)期刊上提出腦機接口的概念，用以表述大腦與外界的直接信息傳輸通路。

較為矚目的階段性成果出現(xiàn)在2008年。匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家安德魯•施瓦茨（Andrew Schwartz）在當年宣布其做出的腦機接口可以被猴子用來操縱機械臂給自己喂食。2014 年巴西世界杯上，佩戴外骨骼的截肢殘疾者，憑借腦機接口從輪椅上站起來踢了第一腳球。2016年，癱瘓男子 Nathan Copeland 用意念控制的機械手和奧巴馬“握手”，意味著癱瘓病人首次恢復(fù)了知覺。

然而，復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長王守巖表示，科學(xué)家對運動功能解碼已經(jīng)做了很多，但與大腦高級功能如情感、疼痛、記憶相關(guān)的解碼更加復(fù)雜，人類還知之甚少。由此看來，腦機接口技術(shù)要治療自閉癥、抑郁癥、阿爾茨海默癥等腦部疾病，還需要攻克許多難關(guān)。如

從技術(shù)水平來看，由于人腦的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，觀測大腦結(jié)構(gòu)、讀取神經(jīng)信號始終是科學(xué)界的難題。神經(jīng)信號解碼機制也仍有太多未解之謎。

腦機接口技術(shù)的安全風險也不容忽視。比如，電極植入、信號輸入或輸出的過程，都有可能造成腦部傷害，而腦電波信息收集和使用，有可能涉及對個人隱私的侵犯等。

腦機接口的現(xiàn)在和未來暢想

腦機接口根據(jù)腦電信號獲取的方式，可分為非侵入式、侵入式和部分侵入式。此次，Neuralink的實驗應(yīng)該就是為了證明腦機接口設(shè)備和系統(tǒng)的安全性。

Neuralink公司、BrainGate研究項目等重在研究侵入式腦機接口。而NextMind公司、BrainCo公司等則在非侵入式的解決方案領(lǐng)域領(lǐng)先。

Kouider告訴《每日經(jīng)濟新聞》記者，“在人的大腦內(nèi)部，信噪比（SNR）是更強的。因為當你思考時，頭骨就像一個屏障，降低了大腦產(chǎn)生的電信號。無論是侵入式的還是非侵入式設(shè)備，都是從你的神經(jīng)元中檢測這些電信號。”

對于侵入式設(shè)備來說，要刺破大腦皮層，很多人都會對它的安全和健康影響存在顧慮。Kouider指出，Neuralink所公布的侵入式設(shè)備仍然存在非常大的安全和健康風險。“第一個問題是手術(shù)過程可能引發(fā)的感染。第二個問題是炎癥和組織增生，這是人本身對外來物的一種自然防御。在大腦中，這些問題比身體的其他部位更為嚴重。還有很多并發(fā)癥是可能出現(xiàn)的。”

而清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)高小榕教授曾表示，有創(chuàng)腦機接口最大的好處就是能夠直接從大腦皮層獲取信息，這樣可以避免神經(jīng)信號因遠距離傳播而衰減。這種技術(shù)記錄到的信號具有極高的信噪比和良好的時間、空間及頻率分辨率。

Kouider則認為，由于目前傳感器技術(shù)快速持續(xù)地發(fā)展，無創(chuàng)檢測方法可以與基于人工智能的機器學(xué)習算法相結(jié)合，非侵入式設(shè)備也得以獲取和分析質(zhì)量更好的電信號。他表示，相對于有創(chuàng)設(shè)備，無創(chuàng)腦機接口具有穿戴簡單、不進行數(shù)據(jù)采集，只是實時操作電信號、容易與其他硬件和軟件實現(xiàn)技術(shù)集成、電池充電更安全等優(yōu)點。

在Kouider看來，非侵入式的腦機接口設(shè)備對于大眾消費市場和日常消費者來說將是一個更有吸引力的選擇。以NextMind產(chǎn)品為例，可穿戴的非侵入式產(chǎn)品目前可用于實時游戲控制、與VR和AR交互的全沉浸式體驗等應(yīng)用場景。

但在一些臨床應(yīng)用領(lǐng)域，如幫助癲癇、漸凍癥等病癥患者恢復(fù)感覺和運動功能等，侵入性腦機接口仍是重要的技術(shù)方案。早在2012年，BrainGate就已宣布其侵入式腦機接口設(shè)備成功地讓兩名因幾年前腦中風而癱瘓患者通過控制機器人手臂進行伸出和抓取。

Kouider分析認為，在這一方面，應(yīng)用這種方案的好處可能大于潛在的風險。“考慮到所有潛在的安全問題，人們是否愿意以在頭上鉆孔為代價來進行人腦和外部設(shè)備的連接，只有在未來才能得出答案，”他補充道。

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