腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，指的是一種將神經(jīng)元信息轉(zhuǎn)換為能夠控制外部軟件或硬件（例如計(jì)算機(jī)或機(jī)械臂）的命令的設(shè)備，是與人工智能關(guān)聯(lián)的當(dāng)代前沿技術(shù)之一。

       做為人體最復(fù)雜的器官，大腦擁有1000多億個(gè)神經(jīng)元，可形成100多萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)元連接。BCI技術(shù)即指在大腦與外部設(shè)備之間建立通信和控制通道，將腦電信號(hào)（EEG）轉(zhuǎn)換為控制指令，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與大腦的信息交流。通過(guò)BCI技術(shù)可以幫助腦卒中(CVA)、脊髓損傷(SCI)、漸凍癥(ALS)等因神經(jīng)受損而失去行動(dòng)或說(shuō)話能力的人恢復(fù)與外界的交流，甚至恢復(fù)身體功能。除了醫(yī)療健康領(lǐng)域之外，腦機(jī)接口技術(shù)還可用于藝術(shù)、軍事、游戲等場(chǎng)景，應(yīng)用前景十分廣闊。

       埃隆·馬斯克（Elon Musk）的腦機(jī)接口公司Neuralink

       2016年，埃隆·馬斯克成立了Neuralink公司，其業(yè)務(wù)是把小型芯片植入人類大腦，讓人類與計(jì)算機(jī)展開(kāi)心智融合。從2019年以來(lái)，馬斯克多次在公開(kāi)場(chǎng)合表示，Neuralink將開(kāi)展腦機(jī)接口人體試驗(yàn)，以治療癱瘓和失明等疑難病癥。

       這期間，Neuralink曾先后將腦機(jī)接口芯片植入老鼠、豬和猴子的大腦，多次引發(fā)轟動(dòng)。目前，參與試驗(yàn)的猴子多數(shù)已死亡。Neuralink還曾因開(kāi)展這些動(dòng)物試驗(yàn)而被指責(zé)對(duì)研究動(dòng)物進(jìn)行虐待，并因運(yùn)輸含有猴子組織和病原體的污染植入物違反了運(yùn)輸管理?xiàng)l例。

       在向FDA申請(qǐng)批準(zhǔn)開(kāi)展人體臨床研究時(shí)，曾被FDA以安全風(fēng)險(xiǎn)為由先后至少兩次拒絕。FDA的主要安全擔(dān)憂涉及該設(shè)備的鋰電池、植入物的微小導(dǎo)線有可能轉(zhuǎn)移到大腦的其他區(qū)域、能否以及如何在不損傷腦組織的情況下移除該設(shè)備，并解決長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作出現(xiàn)的發(fā)熱以及移植時(shí)出現(xiàn)的炎癥等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)將近一年的調(diào)整，Neuralink公司已基本解決了FDA提出的上述十多個(gè)問(wèn)題，化解了對(duì)植入人體的安全性疑慮。

       終于在今年5月27日，在限制條件的情況下，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了Neuralink進(jìn)行人腦試驗(yàn)。

       首次獲批開(kāi)展人腦試驗(yàn)，里程碑式進(jìn)展呈現(xiàn)

       今年9月20日，Neuralink宣布，正式為首次人體臨床試驗(yàn)開(kāi)啟招募，將無(wú)線芯片植入大腦，使患者僅憑思想就能控制身體運(yùn)動(dòng)。

       根據(jù)公告，該試驗(yàn)名為PRIME研究（Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface），目的是評(píng)估Neuralink的植入體（N1）和手術(shù)機(jī)器人（R1）的安全性和初步有效性，即接受植入的癱瘓患者能否用思想控制外部設(shè)備。

       研究中，手術(shù)機(jī)器人（R1）將植入體（N1）的超細(xì)柔性線放置在控制運(yùn)動(dòng)意圖的大腦區(qū)域。一旦就位，植入體（N1）在外觀上是隱形的，可以記錄大腦信號(hào)并將其無(wú)線傳輸?shù)浇獯a運(yùn)動(dòng)意圖的應(yīng)用程序，以此實(shí)現(xiàn)讓人們僅用自己的想法來(lái)控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)或鍵盤。

       植入體（N1）由4部分構(gòu)成：生物外殼，無(wú)線充電電池，芯片，神經(jīng)連線。其中植入體（N1）密封在一個(gè)生物外殼之中，它可以承受比人體內(nèi)惡劣數(shù)倍的環(huán)境，保證內(nèi)部元器件能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。植入體（N1）的核心是一套定制化的芯片系統(tǒng)，可以解碼大腦的神經(jīng)信號(hào)，并將信號(hào)無(wú)線傳輸至體外的應(yīng)用程序中。應(yīng)用程序?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)化為具體的行為和意圖。

       另外神經(jīng)連線也是一個(gè)很重要的元件。植入體（N1）通過(guò)分布在64個(gè)神經(jīng)連線上的1024個(gè)電極記錄神經(jīng)活動(dòng)。這些神經(jīng)連線只有頭發(fā)絲的1/40粗，而且柔韌性極 佳，是將植入損害降到最低的關(guān)鍵。

       根據(jù)Neuralink公告，本次人體試驗(yàn)招募對(duì)象主要是針對(duì)因脊髓損傷（脊髓功能受限）或肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）導(dǎo)致四肢癱瘓的患者，且傷后至少1年沒(méi)有好轉(zhuǎn)跡象，年齡至少達(dá)到22歲。另外有癲癇發(fā)作史、需進(jìn)行核磁共振檢查的患者不符合入組要求。這項(xiàng)研究大約需要6年時(shí)間才能完成。

       其他開(kāi)發(fā)BCI的公司

       在BCI這條賽道上，Neuralink并不是走得最快的。另一家腦機(jī)接口公司Synchron成立于2017年，是一家神經(jīng)科技領(lǐng)域的硅谷初創(chuàng)公司。2020年，Synchron公司的研究人員就曾發(fā)表了一項(xiàng)名為Stentrode的微創(chuàng)神經(jīng)接口技術(shù)，可以讓身體癱瘓的病患通過(guò)大腦意識(shí)來(lái)完成一些日?；顒?dòng)。

       該設(shè)備于2021年獲得了FDA的臨床試驗(yàn)批準(zhǔn)。根據(jù)Synchron發(fā)表在《神經(jīng)介入外科雜志》(Journal of NeuroInterventional Surgery) 上的人體臨床數(shù)據(jù)，在四名接受Stentrode植入的患者中，其中兩名患者能夠用自己的思想控制計(jì)算機(jī)。他們能發(fā)送短信和電子郵件，辦理網(wǎng)銀業(yè)務(wù)等。

       據(jù)Synchron介紹，Stentrode設(shè)備是為因各種情況而癱瘓的患者設(shè)計(jì)的，通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)植入該設(shè)備大約需要兩個(gè)小時(shí)，其通過(guò)頸部底部的血管植入并進(jìn)入大腦，這一手術(shù)過(guò)程類似于在心臟中放置支架。據(jù)Synchron CEO介紹，該設(shè)備可能會(huì)在未來(lái)三到五年內(nèi)上市。

       另一家公司Blackrock Neurotech成立于2008年，是全球領(lǐng)先的神經(jīng)工程、神經(jīng)假體和臨床神經(jīng)科學(xué)研究工具的供應(yīng)商。Blackrock Neurotech在人類腦機(jī)接口應(yīng)用中創(chuàng)造了許多"第一"：第一個(gè)幫助四肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)直接用大腦控制機(jī)械肢體；第一個(gè)使肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥患者直接通過(guò)意識(shí)控制聽(tīng)覺(jué)拼字器，恢復(fù)交流能力。據(jù)其官網(wǎng)介紹，目前全世界有34個(gè)人植入了腦機(jī)接口，其中31個(gè)人使用的是Blackrock的技術(shù)。

       在針對(duì)腦機(jī)接口的科研上，我國(guó)也不落人后。去年全球首例非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)在北京獲得成功，該試驗(yàn)在猴腦內(nèi)實(shí)現(xiàn)了介入式腦機(jī)接口腦控機(jī)械臂，這對(duì)推動(dòng)腦科學(xué)領(lǐng)域研究具有重要意義。

       從1924年作為腦機(jī)接口萌芽的腦電圖發(fā)明算起，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展已有近百年歷史。進(jìn)入21世紀(jì)后，這一技術(shù)逐漸進(jìn)入了發(fā)展的快車道，其應(yīng)用也取得了引人矚目的成果。

       據(jù)研究機(jī)構(gòu)IMARC Group數(shù)據(jù)顯示，全球腦機(jī)接口的市場(chǎng)規(guī)模在2021年達(dá)到了15億美元，預(yù)計(jì)到2027年全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到33億美元。國(guó)信證券則預(yù)計(jì)，腦機(jī)接口相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模在2030-2040年期間可達(dá)700億-2000億美元。

       腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展將會(huì)對(duì)人類生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，未來(lái)充滿挑戰(zhàn)，更充滿希望。

       參考來(lái)源：

       1. https://neuralink.com/blog/first-clinical-trial-open-for-recruitment/

       2. https://neuralink.com/applications/

       3. https://www.businesswire.com/news/home/20210728005305/en/Synchron-Receives-Green-Light-From-FDA-to-Begin-Breakthrough-Trial-of-Implantable-Brain-Computer-Interface-in-US

       4. https://finance.yahoo.com/news/elon-musk-says-neuralink-only-174506347.html