如今，人類雖然未能達到科幻世界的彼岸，但技術的發(fā)展已經讓我們摸到了科幻世界的諸多入口。就像“數(shù)字化人類”，它的入口很可能就藏在腦機接口技術中。
馬斯克旗下腦機接口公司宣布獲準啟動人體臨床試驗。本月初，全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功。連接不斷的進展似乎已經明示，現(xiàn)實層面的腦機接口技術正醞釀著無限的潛力，當然，這其中包括應用的前景，也同樣包括可能產生的安全、倫理風險。
超級編解碼
公開資料顯示，腦機接口技術可以將腦電信號轉換為控制指令，從而幫助運動功能障礙患者如腦卒中、漸凍癥等與外部設備交互，提升生活質量。整個工作過程大致可以分為信號的采集、降噪、增強，信息的編解碼以及信號的輸出等。
北京腦科學與類腦研究中心和北京師范大學雙聘研究員、博士生導師柳昀哲對北京商報記者表示，讀懂大腦是世界性難題，在讀懂之前，首先要理解我們的大腦是怎樣表征外部世界的，也就是編碼過程，所以讀懂是一個編解碼過程。而腦機接口就是實現(xiàn)神經編解碼的重要手段，并高度依賴于上述對應關系的構建和深層次理解。采用腦機接口實現(xiàn)神經編解碼，使用了腦機接口的腦到機方向，即如何使用機器讀取腦的信號。
正在進行的2023中關村論壇展覽（科博會）上，北京腦科學與類腦研究中心便展示了腦機接口編解碼技術。據(jù)悉，該研究基于TEM-神經活動重現(xiàn)類腦智能算法，嘗試對于人類概念的形成和表征進行解碼。柳昀哲提到，在TEM基礎上，我們統(tǒng)合了海馬-內嗅皮層系統(tǒng)在認知地圖形成過程中的重要作用。將海馬對于認知地圖形成的核心機制加入原有TEM模型中，提升TEM在新環(huán)境中的泛化性。
但編解碼還有一個關鍵前提，即信號的提取。從技術手段上看，腦機接口主要分為侵入式和非侵入式，但這兩種方法也一直面臨精度與安全難兩全的取舍。穩(wěn)定、高通量的神經信號記錄是腦機接口的第一要素。國家納米科學中心和北京腦科學與類腦研究中心雙聘研究員、博士生導師方英則對北京商報記者提到，傳統(tǒng)電極的材質是硅和金屬，而剛性的硅基或金屬微絲電極在手術植入柔軟的腦組織后，由于尺寸和力學性能的巨大差異，使電極與腦組織間發(fā)生相對微移動并引起炎癥反應，導致剛性微電極難以對神經電信號進行長期穩(wěn)定讀取。
科博會期間，國家納米科技中心方英研究員團隊展示千通道柔性神經流蘇電極，與傳統(tǒng)電極相比，柔性神經流蘇電極非常柔軟，能匹配腦組織的力學性，從而更穩(wěn)定、更安全。
醫(yī)療搶先落地
腦機接口還有第三種技術路線——介入式腦機接口。本月初，由南開大學段峰教授團隊牽頭的全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功。
據(jù)悉，介入式腦機接口通過介入手術將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上，無需開顱手術即可采集到顱內腦電信號，相較于傳統(tǒng)侵入式和非侵入式腦機接口，兼顧安全性、識別穩(wěn)定性。在該試驗中，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院神經外科醫(yī)生也參與其中，此次科博會期間，宣武醫(yī)院便展示了針對脊髓損傷方面的腦機接口臨床應用。
神經病學專家、首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院神經內科主任醫(yī)師、博士生導師唐毅告訴北京商報記者，腦機接口康復訓練可以調動大腦感覺和運動等腦區(qū)協(xié)同工作，科學地給皮層和肢體施加運動和感覺任務，可刺激中樞和效應器產生電信號，并通過腦機接口在大腦和肢體之間建立人工的輔助傳導通路，使得兩者之間阻斷的信息交流能夠延續(xù)。
“這樣可以激活脊髓殘存的神經纖維，激發(fā)出其‘殘存的潛在能力’，在功能上發(fā)揮代償作用，部分恢復脊髓對運動和感覺信息的傳導功能。最終，實現(xiàn)脊髓損傷患者重獲運動和感知能力?！碧埔惚硎尽?/span>
據(jù)悉，早在2018年2月，我國首個“重拾行走計劃”項目就在宣武醫(yī)院啟動，項目在順利推進中，數(shù)位完全性脊髓損傷患者部分恢復行走能力。
醫(yī)療通常被認為是腦機接口技術落地的第一站。公開資料顯示，侵入式腦機接口技術在醫(yī)療領域已有一定程度的應用，如用深腦刺激來緩解帕金森癥狀、用早期實驗性芯片來恢復視覺、植入人工耳蝸恢復聽力等。
唐毅提到，醫(yī)療領域中腦機接口的主要應用方向包括輔助神經功能恢復和肢體運動、輔助疾病診療、輔助信息交流、輔助增強記憶四個方面。其中的輔助疾病診療，主要包括癲癇、帕金森病、神經精神類疾病的診療和康復，而癲癇診療領域則是腦機接口技術最早應用的領域之一。
還需產業(yè)鏈支撐
“風口”中的腦機接口也吸引了資本層面的關注。從國際視角上，谷歌、微軟、Facebook等科技巨頭正著力布局開發(fā)底層技術。2014年后，阿里、百度、科大訊飛等公司也開始以投資并購方式入局腦機接口領域，陸續(xù)推出各自人工智能腦計劃。
國信證券統(tǒng)計，2014年以后，由于腦機接口技術成熟度提升，產品和服務廣泛被市場接受，不斷有新公司進入該領域，目前每年新增公司超過10家，明顯高于2014年前水平。
從應用層面，未名腦腦科技有限公司創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官高妍在接受北京商報記者專訪時提到，對腦疾病領域的科技型企業(yè)來說，腦機接口硬件、軟件以及人工智能算法，都相當于基礎性的技術，企業(yè)更多是在這種技術的基礎上做具體領域的應用。但對于這項“未來科技”來說，要想真正達到成熟的大規(guī)模應用，或者說產業(yè)化、商業(yè)化，可能還有很長一段路要走。高妍提到，在國內臨床上，腦機接口技術并不完善，腦機接口軟硬件就像造車，需要完整的產業(yè)鏈支撐，包括單探頭的靈敏度、降噪、算法分析等能力，因此距離真正便捷性地使用，可能還需要一個過程。
中國科學院深圳先進技術研究院正高級工程師、微靈醫(yī)療創(chuàng)始人李驍健進一步分析稱，目前我國腦機接口技術正處于產業(yè)化初期階段，盡管應用前景非常廣闊，但是目前剛性需求場景較少?？蒲杏猛疽恢笔侵饕枨蠓?，在消費端目前醫(yī)療用途凸顯。
能否滿足用戶要求也是腦機接口商業(yè)化面臨的主要障礙之一。李驍健提到，目前腦機接口技術的研發(fā)成本較高，研發(fā)人才較少，產品屬于定制化制造，生產成本較高。目前腦機產品的性能和可靠性也沒有得到充分驗證，消費者對此類產品還缺乏信任。
而且實際投資方面熱情不高，投資機構對腦機接口這種新興高科技產業(yè)項目還缺乏系統(tǒng)全面的認知，很難準確評估投資風險。此外，目前腦機接口的技術標準和規(guī)范尚未統(tǒng)一，不同廠商的產品之間缺乏互通和互評性。美國聯(lián)邦藥監(jiān)局對植入式腦機接口發(fā)布了指南并積極參與對申報單位的指導是很值得借鑒的。
來源：北京商報 作者：楊月涵
