王凌霞 溫曉君

前不久，馬斯克旗下Neuralink 公司團隊發(fā)布了其最新的侵入式腦機接口方案，包括新的柔性復合材料電極、神經手術機器人、電子元件、腦機接口算法等，旨在設計一個安全的、微型的、能在大腦中實用的接口。

腦機接口怎么玩，它能指揮無人駕駛汽車？

腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）是一種不依賴于正常的由外圍神經和肌肉組成的輸出通路的通訊系統(tǒng)，目的是使人類可以直接通過腦來表達想法或操縱設備。

近年來隨著神經科學、計算機技術等飛速發(fā)展，腦機接口受到科技界的廣泛關注并成為新的研究熱點。特斯拉CEO馬斯克2017 年宣布成立腦機接口創(chuàng)業(yè)公司 NeuraLink，更加引發(fā)了公眾對該領域的濃厚興趣。

雖然腦機接口領域有很多研究進展，但還遠未達到落地應用的程度，目前還處于早期或實驗室階段。一方面，采集大腦信號難度較大。因為腦信號傳到頭皮時已嚴重衰減且混雜，所以非侵入模式難以清晰捕捉腦信號。相對而言，雖然侵入模式獲取的腦信號精度高，但嚴重的手術創(chuàng)傷使其難以開展人體實驗和投入應用。另一方面，人類對于大腦的了解僅限于基本的信息處理，目前還不能破譯復雜的腦電信號，即使收集到腦信號也不一定能轉換為相應的機器指令。

新推出的神經手術機器人使用激光射線代替鉆孔穿透頭骨，每分鐘可以將六根超薄的精密柔性聚合物電極線準確插入大腦目標位置，盡可能減少腦損傷。比頭發(fā)還細的電極線上有一系列微小電極和傳感器，寬度大約是 4 到 6 微米，可以大規(guī)模傳輸神經元活動數據。新型電子元件可將收集到的腦信號進行濾波、數模轉換和脈沖檢測等處理。此外，該系統(tǒng)還包括一個能夠更好地讀取、清理和放大腦信號的定制芯片。

目前，Neuralink 正在動物身上測試該技術的穩(wěn)定性，其在老鼠頭部植入的腦機接口含有 1500 個電極，是現(xiàn)有人機接口技術的 15 倍。

后續(xù)，Neuralink考慮將所有電極線連接到一個可戴于耳后的腦波發(fā)射器上，通過無線傳輸數據。此項技術最快將于2020年底在人類癱瘓志愿者身上測試，如果可行，該技術將有望創(chuàng)造一個通過機器人手術植入的高帶寬腦機接口，幫助截癱病人控制手機或電腦。Neuralink還計劃為腦機接口尋找更多應用場景，并向醫(yī)療領域推廣和申請FDA批準。

目前，距離腦機接口的實用化還有很多問題亟待解決。首先，腦機接口需要內置電極的高可靠性和安全性。Neuralink 的新型電極持續(xù)時間更長、置入時損傷更小，然而電極還是會引發(fā)神經膠質增生等組織損傷，且電極在人腦生物環(huán)境中的持久穩(wěn)定性仍需不斷驗證。其次，在人體試驗前，需要測試動物在一定時間對不同電極材料的反應情況，不管如何加大投入也無法加速這一過程，而尋找大量的人體測試志愿者也并非易事。最后，腦機接口作為交叉研究領域，依賴于相關科學特別是神經系統(tǒng)科學的研究進展，如果不能很好地破解大腦信號密碼，即使Neuralink 的腦機接口研究完備，單純的神經元記錄數量提升并不能直接改善腦機接口的性能。此外，馬斯克和 Neuralink 公司的長遠目標是讓腦機接口不僅面向嚴重疾病患者，還面向所有人類，實現(xiàn)靠大腦來操控機器，實現(xiàn)人類與人工智能共生的目標。但是為了一款產品去做開顱手術，即使手術創(chuàng)傷再小，也將帶來很大爭議。

腦機接口技術未來將在很多領域發(fā)揮重要作用。Neuralink腦機接口新技術的發(fā)布標志著該技術距離人們的生活又近了一步，未來腦機接口相關技術將在涉及人腦的各個領域有著廣泛的應用前景。腦機接口技術最令人期待的是在醫(yī)療領域的應用?？梢杂行еС质セ顒幽芰颊叩妮o助治療，幫助其恢復喪失的能力，例如使語言功能喪失患者直接與外界交流，或者使四肢完全喪失功能的患者能夠自己操作輪椅等設備，幫助漸凍癥、中風等患者過上正常人的生活。除了醫(yī)療領域，理論上，腦機接口可以創(chuàng)造最有效的人機交互模式。未來腦機接口將改變人類操作機器的方式，例如幫助人類在特殊環(huán)境中控制外部設備，實現(xiàn)只需要大腦活動的無人駕駛技術，還可以極大地改進人們的娛樂方式。