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2024年1月30日，埃隆·馬斯克在社交平臺上發(fā)布消息稱：神經連接公司Neuralink成功進行了首例腦機接口人體植入手術，植入者恢復狀況良好。
數小時后，宣武醫(yī)院與清華大學醫(yī)學院宣布：腦機接口取得階段性進展，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，實現了自主腦控喝水。
早在1973年，加州大學洛杉磯分校的雅克·維達爾（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了現實。
這一有望改變和造福人類的技術引起了多國政府的關注、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，站在風口之上的腦機接口，要實現從可用到好用再到規(guī)模應用的跨越，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，腦機接口繞過外周神經和肌肉，在大腦與外部設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、恢復受損或有障礙自然中樞神經系統(tǒng)輸出輸入的功效。
在世界上有這么一個群體，他們因為各種原因導致器官受損，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，例如根據中國殘聯(lián)統(tǒng)計，我國現有肢體殘疾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，減輕家庭負擔，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據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，在應對社會老齡化沖擊等方面意義重大。
從技術發(fā)展趨勢看，腦機接口提供了一種全新的技術。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，以推動人工智能達到更高的層次——腦機智能融合，而實現腦機智能融合的關鍵技術環(huán)節(jié)之一正是腦機接口技術?！伴L遠來看，腦機接口技術應用場景比較廣泛，涵蓋醫(yī)療、娛樂、智能生活、教育、軍事等領域，將會引發(fā)相關產業(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；未雨綢繆布局未來技術和產業(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發(fā)展規(guī)劃布局，推出了針對該技術的重大研發(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)新任務揭榜入圍單位，有多項腦機接口項目入圍，標志著我國相關產品開始從“實驗室”走向“應用場”。2024年1月，工信部等發(fā)布《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，其中10大標志性產品就包括腦機接口。
02、突破侵入式腦機接口
伴隨腦機接口技術突飛猛進地發(fā)展，眾多資本紛紛涌入該領域。根據《腦機接口技術在醫(yī)療健康領域應用白皮書（2023年）》，Sequoia Capital、Andreessen Horowitz、Y Combinator、Founders Fund等知名風投公司在早期階段就開始關注并投資腦機接口領域的創(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的研發(fā)和商業(yè)化方面投入了大量資金。據統(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。此處分別細數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)布了第一款產品N1 Link（名為Telepathy“心靈感應”）。同年，Neuralink在猴子身上測試該設備。2020年，Neuralink將更新后的設備植入小豬大腦。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，清華大學與宣武醫(yī)院進行的無線微創(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，并進行了國際和國內植入醫(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。手術后10天患者出院回家。經過3個月的居家腦機接口康復訓練，患者可以通過腦電活動驅動氣動手套，實現自主喝水等腦控功能，抓握準確率超過90%；患者脊髓損傷的ASIA臨床評分和感覺誘發(fā)電位響應均有顯著改善。
據悉，與Neuralink腦機接口不同，清華大學與宣武醫(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，不會破壞神經組織；采用了近場無線供電和傳輸信號，體內無需電池。業(yè)界認為，該腦機接口是信號質量與落地難度及創(chuàng)傷性折中后的選擇，有望比需要“開顱”的Neuralink腦機接口更早實現產業(yè)化。當然毋庸置疑的是，Neuralink腦機接口植入大腦內，獲取的神經信號更加精準。
在兩大高光事件的背后，有著龐大產業(yè)鏈的支撐。腦機接口產業(yè)鏈主要包括上游原材料和器件供應商、中游設備制造商、下游應用服務提供商，各環(huán)節(jié)之間緊密合作，共同推動腦機接口技術的發(fā)展和應用。
03、我國從“實驗室”走向“應用場”
閔棟表示，從技術路線來看，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，只需將采集腦信號的電極附著在頭皮上，風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；后者通過手術將電極直接植入大腦皮層中，離神經元更近，可以獲得更高質量的神經信號，但因需要手術操作，故有風險，且成本較高。
“因此，目前的腦機接口產品以非侵入式為主，由于技術、倫理等多重限制，侵入式腦機接口的研究機構和企業(yè)數量遠少于非侵入式。”閔棟總結，“侵入式腦機接口醫(yī)療器械屬于風險較高的醫(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?！?/p>
從生態(tài)發(fā)展看，在各界努力下，我國正在形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業(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)新任務揭榜單位，標志著我國相關產品開始從“實驗室”走向“應用場”。
閔棟認為，雖然腦機接口目前主要集中在醫(yī)療領域，但將來在教育、工業(yè)、娛樂等領域也有很好的發(fā)展前景。例如，在教育領域，可以通過對學生腦電信號的測量，評估學生對知識的掌握程度，對學習效果進行標準化評價，設計個性化學習方案；在工業(yè)領域，可以通過腦電設備控制相關產線運行，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、安全倫理等隱憂
腦機接口在帶來驚喜的同時，其隱私保護、安全、倫理保護等問題也成為隱憂。
“腦機接口技術的精準應用需要采集大腦皮層數據，根據數據作出適當的行為指引，這就涉及隱私權保護問題，但如果過度保護，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據作出要求，明確什么樣的數據需要被采集、采集的數據被用在哪些方面、誰能看到這些數據？這些都需要加以監(jiān)管，在保護患者隱私權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；二是腦機接口的網絡數據安全能力，近年來網絡安全事故頻發(fā)，鑒于腦機接口產品的特殊性，一旦發(fā)生網絡數據安全問題可能引發(fā)嚴重后果，腦機接口的網絡數據安全能力要求是對患者生命安全的保障；三是腦機接口的應用安全，產品在使用過程中不會給對患者造成損害，一些保護措施和應急措施需要提前準備。
此外在倫理方面，腦機接口應用后的大腦信息隱私、腦增強后的公平性、知情和同意權等問題也是需要思考的問題。
為此業(yè)界認為，從2023年到2032年將是腦機接口的應用普及期，大約需要10年時間，腦機接口能夠實現“應用解決方案效果良好、多類解決方案走向成熟商用”的目標。
作者：舒文瓊
責編/版式：王禹蓉
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監(jiān)制：劉啟誠
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