當地時間1月29日，美國腦機介面公司Neuralink創始人埃隆·馬斯克在社交媒體X上發帖稱，公司團隊在前一日進行了腦機介面裝置的首例人體移植，移植者目前恢復良好。馬斯克稱，初步檢測到的移植者大腦神經元活動訊號「很有前景」，除此之外沒有提及其他技術細節。美國有線電視新聞網（CNN）在30日的報道中稱，馬斯克的聲明或可以視作腦機介面技術從實驗室引入現實世界的一個重要裏程碑。
就在馬斯克釋出訊息約8小時後，1月30日，清華大學官網釋出訊息，其醫學生物醫學工程學院腦機介面研究團隊與北京市宣武醫院聯合，成功進行了全球首例無線微創腦機介面臨床試驗。該案例中的植入者為脊髓損傷患者，其經過3個月的居家康復訓練後，已經實作了自主喝水等腦控功能，抓握準確率超過90%。
復旦大學附屬華山醫院神經外科主任醫師、中國神經科學學會腦機介面與互動分委會副主任吳勁松對【中國新聞周刊】表示，腦機介面技術最重要的套用場景是高位截癱等特定疾病患者的臨床治療，能夠幫助找回這些患者的部份生活能力。目前，對於腦部訊號的解讀多在運動神經方面，語言等高級功能的解讀還很困難。至於科幻小說中提到的人機共腦超人、意識上傳和永生等命題，不是腦機介面技術研發的初衷，也很難實作。
讓身體部位不再「失聯」
Neuralink官網顯示，當前的研究成果屬於該公司正在進行的一項為期6年的臨床研究，旨在讓人透過意念控制光標或鍵盤，同時評估植入式腦機介面裝置和外科手術機器人的安全性。該研究從去年9月開始公開招募臨床受試者。理論上，受試者在植入裝置後，只需透過意念就能控制手機、電腦，並透過它們進行一系列的肢體控制與活動。因脊髓損傷、「漸凍癥」等原因失去四肢功能的人群，將是腦機介面裝置的首批使用者。
腦機介面技術不是新生事物。早在1929年，德國精神病學家漢斯·貝格爾實作了對人腦電訊號的無創記錄，這被認為是腦機介面的生理學發端。1991年，美國研究者成功開發了第一個基於腦電訊號的腦機介面。此時的技術僅能實作簡單的指令控制，難以實作復雜的互動操作。21世紀以來，無線腦機介面出現，使得人類可以直接透過腦波來控制電子裝置。2012年，加拿大研究團隊首次透過腦機介面幫助殘疾人實作了對機器人的控制。2014年，巴西世界杯開幕式上，一位脊髓受損導致下肢完全癱瘓的少年，透過美國杜克大學團隊研發的腦控外骨骼技術，在哥林多人體育場成功「開球」，使得腦機介面徹底「出圈」。
美國匹茲堡大學神經生物學教授安德魯·施瓦茨告訴【中國新聞周刊】，這一發展歷程體現了腦機介面技術的兩大關鍵節點：一是獲取大腦訊號，二是將訊號轉換為命令。二者是大腦在不借助神經系統的情況下直接與外部世界互動的基礎。施瓦茨介紹，腦機介面裝置可以被簡單理解為一種訊號轉換器，本質是腦電訊號提取和輸入裝置。與簡單的訊號轉換器不同的是，大多數腦機介面的使用效果會隨著訓練而改善，這與神經可塑性有關，有點像大腦在學習使用新的視訊遊戲控制器，會越來越熟練。這也是腦機介面值得研究的原因之一。
埃隆 · 馬斯克與旗下腦機介面公司 Neuralink開發的腦機介面手術機器人。圖/視覺中國
腦機介面的實作方式分為非侵入式、侵入式與半侵入式。非侵入式無須手術，只需將采集腦電訊號的電極附著在頭皮上。半侵入式則將電極手術植入顱腔內，距離神經元更近但不直接接觸神經元細胞。侵入式則能使電極與神經元近距離接觸，可以獲得更高品質的神經訊號，但手術有風險，且成本較高。吳勁松認為，非侵入式提取的是局部訊號，相當於神經元活動的平均值，雖然風險小但精度較低，可實作功能不多。
根據Neuralink的操作流程，其腦機介面需要向患者腦部植入一個硬幣大小的裝置，因此屬於侵入式腦機介面。植入過程由手術機器人完成，持續約15分鐘。植入物的芯片將記錄到的腦電訊號無線傳輸到解碼運動意圖的應用程式上，從而使患者能夠透過藍芽連線控制外部滑鼠和鍵盤等裝置。Neuralink官網稱，該植入物「外觀不可見」，使用了化石相容性外殼、袖珍感應電池、芯片等電子器件，以及1024個柔性電極，可同步采集和處理的數據通道數量為3072。前述清華大學團隊所采用的是半侵入式技術，硬質電極存在於大腦皮層與顱骨之間。其優勢在於沒有神經細胞損傷的風險，並且使用無線供電和通訊，無需電池。
荷蘭馬斯垂克大學心理健康和神經科學學院助理教授克里斯汀·赫夫在給【中國新聞周刊】的回復中稱，馬斯克團隊此次突破主要體現了其優秀的工程能力和行業領先優勢，其首次實作了裝置的無線全封閉人腦植入，並將訊號的理論精度提升到了單神經元水平。經典解剖學把大腦看作無數個由神經元細胞組成的功能區塊，就像馬賽克拼圖，植入裝置則以非常高的頻率去測量區塊上的神經放電。Neuralink的大量柔性電極可以跟單個神經元建立電訊號聯系，這些比頭發絲還細的電極會隨大腦浮動，極大降低機械損傷的風險。吳勁松稱，Neuralink的硬體整合工藝優秀，能把裝置做得足夠小、功率足夠低，從而不產生高能耗和局部發熱，防止裝置很快失去功能。在工程技術和產品工藝上，國內團隊還存在可觀的差距。
「過於精細也不一定是好事。」吳勁松表示，神經編碼的分辨率達到什麽尺度才最高效，是一個懸而未決的科學問題。理論上精度越高，訊號編解碼的效率也越高，但過於精細會造成計算量大，裝置效率隨之降低。人的神經系統決策本身有效率優勢，很多時候人甚至不需要邏輯思維，憑直覺就做出反饋，這類過程不是提高精度就能模擬的，還需同步提高算力。目前算力沒有跟上，因此，精度和效率還存在一個待探索的平衡點。
2021年5月，美國匹茲堡大學腦機介面計畫受試者正嘗試用意念控制機械臂。圖/視覺中國
CNN在1月30日的報道中稱，Neuralink的進展是一個行業風向標，展示了腦機介面的臨床能力，推動了臨床套用。吳勁松指出，目前腦機介面技術最重要的臨床意義是解決了高位截癱病人的意念控制問題，無論透過操縱外部裝置、機械外骨骼還是直接向四肢發送訊號，都能使原本「失聯」的部位重新聽命於自己。這種治療邏輯是完全由這項技術帶來的，是從0到1的突破。
腦機介面不造「超人」
與Neuralink的全方位技術突破不同，國內腦機介面企業在不同層面分別尋求突破。安全性方面，2022年上海腦虎科技有限公司獲得超9700萬元融資，開發了基於蠶絲材料的柔性電極，組織相容性和安全性超過同類產品。當前，該柔性腦機介面系統已經獲得藥監局臨床審批，正處於征召誌願者階段，主要針對漸凍癥和高位截癱群體。采集通道數方面，武漢衷華腦機融合科技發展有限公司開發了植入式腦機介面系統，最大通道數可達65536，是Neuralink產品的20倍。
吳勁松認為，目前，腦機介面技術突破大多在工藝方面，對於腦訊號編解碼背後的科學原理還缺乏更深刻的了解。關於身體運動的訊號解碼比較容易，但語言這類功能會更復雜，編解碼工作非常困難。至於記憶或者意識，其本質是不是電訊號尚未確定，在不清楚本質的情況下所謂的上傳或者意識永生也無從談起。他舉例稱，人類的很多情緒反應並不基於電訊號，而是基於多巴胺等化學物質在神經細胞之間的傳遞，這種訊號的模擬還未起步。
施瓦茨稱，編碼比解碼更難，想要用人工感受去模擬自然感受尚不現實。未來我們可能會看到帶有更多電極的植入物，以及更好的編解碼演算法，這些將使運動和裝置互動更加流暢。諸如記憶儲存或資訊尋找之類的科幻套用至少在幾十年內不會出現。目前，要解決的技術問題主要是手術成本和侵入性風險。而在臨床推進上，最大的阻力來自倫理考量。赫夫認為，在問題實際出現前盡早解決道德倫理問題至關重要。當植入公司倒閉時，患者的權益如何保證？施瓦茨表示，隨著技術發展倫理問題將會增加，自主性和罪責是重要的關註點。假設有腦機介面的人造成損害或犯罪，那麽罪責方是演算法、腦機介面公司還是植入者本人？
今年1月，工業和資訊化部、科技部等7部門聯合印發了【關於推動未來產業創新發展的實施意見】。該意見圍繞腦機介面、量子資訊等專業領域，提出制定專項政策檔、形成完備的未來產業政策體系的必要性。去年10月，科技部等10部門印發的【科技倫理審查辦法（試行）】指出，包括腦機介面在內的七項人體實驗技術需進行嚴格的倫理審查，在臨床單位的倫理委員會稽核後還須上報國家衛健委。吳勁松表示，倫理稽核需組織專家團隊，除了從事腦機介面領域的專家，還包括法律界、教育界、患者代表、倫理學家、臨床醫生等社會各界人士。吳勁松透露，倫理建設是當務之急，目前中國神經科學學會腦機介面與互動分委會正在組織國內專家對相關技術倫理問題進行探討，希望盡快形成共識和指南。
1月30日，馬斯克在社交媒體X上釋出的另一篇貼文中稱，Neuralink的第一款腦機介面產品將被命名為「心靈感應」。施瓦茨表示，這種略帶科幻感的名字容易形成不必要的炒作。Neuralink並不是向人類大腦植入芯片的第一人。2015年，美國加州理工學院團隊首次在一位四肢癱瘓的病人大腦中植入芯片，用於臨床治療，使其成功操縱機械手喝啤酒。Neuralink的出眾之處在於其承諾以低廉的成本推廣和改進這項技術，但這「並不是什麽新鮮事」。施瓦茨認為，真正重要的是腦機介面可以提供多少功能。目前來看，該技術僅適用於患有神經缺陷的人，對於身體健全的人來說沒有任何優勢。赫夫提醒，雖然Neuralink在解碼癱瘓患者的運動訊號方面取得了顯著成果，但把所謂的心靈感應理解為讀心術或是制造「超人」，則屬於斷章取義。
「腦機介面技術不是制造超人。」施瓦茨表示，目前科學界已知的最好的腦機介面裝置仍然是我們自己的身體。
記者：周遊
編輯：杜瑋
