幾乎同時！馬斯克、宣武醫(yī)院分別宣布實現(xiàn)腦機接口重大突破

2024年1月30日，埃隆·馬斯克在社交平臺上發(fā)布消息稱：神經(jīng)連接公司Neuralink成功進(jìn)行了首例腦機接口人體植入手術(shù)，植入者恢復(fù)狀況良好。

數(shù)小時后，宣武醫(yī)院與清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院宣布：腦機接口取得階段性進(jìn)展，全球首例接受植入式硬膜外電極腦機接口輔助治療的四肢截癱患者，實現(xiàn)了自主腦控喝水。

早在1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校的雅克·維達(dá)爾（Jacques Vidal）就首次提出了“腦機接口”的概念；50年后，人類僅憑意念便可控制物體的夢想終于照進(jìn)了現(xiàn)實。

這一有望改變和造福人類的技術(shù)引起了多國政府的關(guān)注、資本市場的熱捧、頭部公司的布局，如特斯拉、谷歌、Facebook、蘋果等。那么，站在風(fēng)口之上的腦機接口，要實現(xiàn)從可用到好用再到規(guī)模應(yīng)用的跨越，還有多長的道路要走？

01、搶占未來戰(zhàn)略制高點

作為一種變革性的人機交互技術(shù)，腦機接口繞過外周神經(jīng)和肌肉，在大腦與外部設(shè)備之間直接建立通信與控制通道，具有監(jiān)測、替代、增強、補充、恢復(fù)受損或有障礙自然中樞神經(jīng)系統(tǒng)輸出輸入的功效。

在世界上有這么一個群體，他們因為各種原因?qū)е缕鞴偈軗p，從而語言或行動不便，無法融入正常社會生活。這個群體不在少數(shù)，例如根據(jù)中國殘聯(lián)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有肢體殘疾2472萬人、視覺障礙群體將近1800萬人、聽力殘疾2780萬人。

技術(shù)至善，造福人類。腦機接口研究發(fā)起的初衷，正是為了幫助癱瘓和殘疾者重獲與外界交流的能力?！澳X機接口能夠幫助癱瘓、行動功能障礙、癲癇等人群走向正常生活，減輕家庭負(fù)擔(dān)，這是非常有意義的事，是政府迫切希望解決的問題?！?strong>中國信通院云計算與大數(shù)據(jù)研究所副所長閔棟表示。

不僅如此，腦機接口還能為帕金森、卒中、阿爾茲海默癥、意識障礙、耳鳴和聽力受損、視力受損等慢性疾病患者提供幫助，在應(yīng)對社會老齡化沖擊等方面意義重大。

從技術(shù)發(fā)展趨勢看，腦機接口提供了一種全新的技術(shù)。閔棟分析，未來人類智能與機器智能將逐步融為一體，充分發(fā)揮機器的存儲和運算能力，融合人腦的思維與創(chuàng)新能力，以推動人工智能達(dá)到更高的層次——腦機智能融合，而實現(xiàn)腦機智能融合的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一正是腦機接口技術(shù)?！伴L遠(yuǎn)來看，腦機接口技術(shù)應(yīng)用場景比較廣泛，涵蓋醫(yī)療、娛樂、智能生活、教育、軍事等領(lǐng)域，將會引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)變革?！痹陂h棟看來，腦機接口的前景非常廣闊。

無差別地幫助每個群體健康幸福地生活，是幾乎所有政府的目標(biāo)；未雨綢繆布局未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)制高點，是前瞻者的必然思考和行動。為此，歐盟、美國、日本、韓國、澳大利亞等大力開展腦機接口技術(shù)發(fā)展規(guī)劃布局，推出了針對該技術(shù)的重大研發(fā)計劃及典型投資項目。在我國，2022年10月，工信部、國家藥監(jiān)局公布了人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新任務(wù)揭榜入圍單位，有多項腦機接口項目入圍，標(biāo)志著我國相關(guān)產(chǎn)品開始從“實驗室”走向“應(yīng)用場”。2024年1月，工信部等發(fā)布《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，其中10大標(biāo)志性產(chǎn)品就包括腦機接口。

02、突破侵入式腦機接口

伴隨腦機接口技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，眾多資本紛紛涌入該領(lǐng)域。根據(jù)《腦機接口技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用白皮書（2023年）》，Sequoia Capital、Andreessen Horowitz、Y Combinator、Founders Fund等知名風(fēng)投公司在早期階段就開始關(guān)注并投資腦機接口領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，谷歌、Facebook、蘋果、特斯拉等科技巨頭在腦機接口技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化方面投入了大量資金。據(jù)統(tǒng)計，截至2023年一季度，全球腦機接口代表企業(yè)的融資已超過100億美元。

在市場驅(qū)動、政策加持、資本助力下，近期馬斯克的Neuralink和宣武醫(yī)院與清華大學(xué)在腦機接口方面取得重大突破，可謂是水到渠成之事。

花開兩朵，各表一枝。此處分別細(xì)數(shù)兩大突破的來龍去脈。

Neuralink公司成立于2016年，致力于開發(fā)與大腦相關(guān)疾病的侵入式腦機接口，創(chuàng)建一個能夠讓生物和人工智能更緊密連接的全腦接口。

2019年7月，Neuralink發(fā)布了第一款產(chǎn)品N1 Link（名為Telepathy“心靈感應(yīng)”）。同年，Neuralink在猴子身上測試該設(shè)備。2020年，Neuralink將更新后的設(shè)備植入小豬大腦。2021年，Neuralink將芯片植入獼猴大腦，獼猴在沒有控制器或鍵盤的情況下也能玩視頻游戲。2023年9月，Neuralink為其腦部植入物的首次人體試驗招募癱瘓病人。今年1月，首例植入人類大腦的試驗初步成功。Neuralink表示，希望通過植入大腦芯片的方式，讓癱瘓患者重新行走，甚至治愈抑郁癥等精神疾病。

資料顯示，清華大學(xué)與宣武醫(yī)院進(jìn)行的無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗于2023年4月通過了宣武醫(yī)院的倫理審查，并進(jìn)行了國際和國內(nèi)植入醫(yī)療器械臨床試驗注冊。2023年10月24日，宣武醫(yī)院對一名脊髓損傷患者進(jìn)行了植入。

這位患者是一位車禍引起的頸椎處脊髓完全性損傷（ASIA評分A級），處于四肢癱瘓狀態(tài)已有14年。手術(shù)后10天患者出院回家。經(jīng)過3個月的居家腦機接口康復(fù)訓(xùn)練，患者可以通過腦電活動驅(qū)動氣動手套，實現(xiàn)自主喝水等腦控功能，抓握準(zhǔn)確率超過90%；患者脊髓損傷的ASIA臨床評分和感覺誘發(fā)電位響應(yīng)均有顯著改善。

據(jù)悉，與Neuralink腦機接口不同，清華大學(xué)與宣武醫(yī)院的腦機接口把電極放在大腦硬膜外，通過長期動物試驗研制，不會破壞神經(jīng)組織；采用了近場無線供電和傳輸信號，體內(nèi)無需電池。業(yè)界認(rèn)為，該腦機接口是信號質(zhì)量與落地難度及創(chuàng)傷性折中后的選擇，有望比需要“開顱”的Neuralink腦機接口更早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)然毋庸置疑的是，Neuralink腦機接口植入大腦內(nèi)，獲取的神經(jīng)信號更加精準(zhǔn)。

在兩大高光事件的背后，有著龐大產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游原材料和器件供應(yīng)商、中游設(shè)備制造商、下游應(yīng)用服務(wù)提供商，各環(huán)節(jié)之間緊密合作，共同推動腦機接口技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

03、我國從“實驗室”走向“應(yīng)用場”

閔棟表示，從技術(shù)路線來看，腦機接口分為非侵入式和侵入式，兩種類型各有優(yōu)劣勢。前者無需手術(shù)，只需將采集腦信號的電極附著在頭皮上，風(fēng)險小但探測到的腦信號精度相對較低，控制或操作相對簡單；后者通過手術(shù)將電極直接植入大腦皮層中，離神經(jīng)元更近，可以獲得更高質(zhì)量的神經(jīng)信號，但因需要手術(shù)操作，故有風(fēng)險，且成本較高。

“因此，目前的腦機接口產(chǎn)品以非侵入式為主，由于技術(shù)、倫理等多重限制，侵入式腦機接口的研究機構(gòu)和企業(yè)數(shù)量遠(yuǎn)少于非侵入式?！遍h棟總結(jié)，“侵入式腦機接口醫(yī)療器械屬于風(fēng)險較高的醫(yī)療器械，植入部件的長期有效性和安全性仍需要更多時間、更多實驗的驗證。”

從生態(tài)發(fā)展看，在各界努力下，我國正在形成覆蓋基礎(chǔ)層、技術(shù)層與應(yīng)用層的腦機接口全產(chǎn)業(yè)鏈。特別是2022年10月多項腦機接口項目入圍工信部等公布的人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新任務(wù)揭榜單位，標(biāo)志著我國相關(guān)產(chǎn)品開始從“實驗室”走向“應(yīng)用場”。

閔棟認(rèn)為，雖然腦機接口目前主要集中在醫(yī)療領(lǐng)域，但將來在教育、工業(yè)、娛樂等領(lǐng)域也有很好的發(fā)展前景。例如，在教育領(lǐng)域，可以通過對學(xué)生腦電信號的測量，評估學(xué)生對知識的掌握程度，對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評價，設(shè)計個性化學(xué)習(xí)方案；在工業(yè)領(lǐng)域，可以通過腦電設(shè)備控制相關(guān)產(chǎn)線運行，不用人動手去操作拉桿、按按鈕等，只要坐著“想”就可以；在娛樂領(lǐng)域，腦機接口可以為游戲提供更加沉浸和直觀的交互體驗。

04、仍存隱私保護(hù)、安全倫理等隱憂

腦機接口在帶來驚喜的同時，其隱私保護(hù)、安全、倫理保護(hù)等問題也成為隱憂。

“腦機接口技術(shù)的精準(zhǔn)應(yīng)用需要采集大腦皮層數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)作出適當(dāng)?shù)男袨橹敢?，這就涉及隱私權(quán)保護(hù)問題，但如果過度保護(hù)，也會面臨在治療和使用中效果不好的問題?！遍h棟表示，我們需要對腦機接口采集的數(shù)據(jù)作出要求，明確什么樣的數(shù)據(jù)需要被采集、采集的數(shù)據(jù)被用在哪些方面、誰能看到這些數(shù)據(jù)？這些都需要加以監(jiān)管，在保護(hù)患者隱私權(quán)的前提下讓腦機接口發(fā)揮更大作用。

在安全性方面還需要重點考慮三方面問題：一是腦機接口的生物相容性問題，特別是侵入式腦機，植入部件的穩(wěn)定性與生物相容性問題；二是腦機接口的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全能力，近年來網(wǎng)絡(luò)安全事故頻發(fā)，鑒于腦機接口產(chǎn)品的特殊性，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全問題可能引發(fā)嚴(yán)重后果，腦機接口的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全能力要求是對患者生命安全的保障；三是腦機接口的應(yīng)用安全，產(chǎn)品在使用過程中不會給對患者造成損害，一些保護(hù)措施和應(yīng)急措施需要提前準(zhǔn)備。

此外在倫理方面，腦機接口應(yīng)用后的大腦信息隱私、腦增強后的公平性、知情和同意權(quán)等問題也是需要思考的問題。

為此業(yè)界認(rèn)為，從2023年到2032年將是腦機接口的應(yīng)用普及期，大約需要10年時間，腦機接口能夠?qū)崿F(xiàn)“應(yīng)用解決方案效果良好、多類解決方案走向成熟商用”的目標(biāo)。

作者：舒文瓊

責(zé)編/版式：王禹蓉

審校：王 濤?梅雅鑫

監(jiān)制：劉啟誠