在大腦中植入芯片或將“包治腦病”

謝珊

一只名叫Sake的猴子用“意念”在電腦屏幕上打出了“can I please have snacks（可以給我一些零食嗎）”，隨即它得償所愿，拿到了人類給的葡萄。

這是發(fā)生在腦機接口公司Neuralink發(fā)布會上的一幕。2022年12月1日，馬斯克在發(fā)布會上宣布，預計將在6個月內開始人體實驗，正式在大腦中植入芯片。

成立于2016年，主攻腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI）技術的Neuralink是實現(xiàn)馬斯克“將記憶上傳至云端”愿景的重要基地。

簡而言之，BCI就相當于大腦的“翻譯官”。在理想狀態(tài)下，通過對腦電波的解碼，BCI能夠識別人類的所思所想。目前，BCI主要有需要開顱手術的“侵入式”和置于表皮的“非侵入式”2種模式。侵入式BCI所能獲取的腦電波信噪比（信號與噪聲的比例）比非侵入式更高，但技術難度高，且安全性和穩(wěn)定性目前有待證明。

“野心家”馬斯克選擇了攻克難度更大的侵入式BCI。在此前的動物實驗中，Neuralink在6只經過人類指令訓練的猴子的腦部植入了BCI設備，通過將猴腦的活動轉化為計算機指令，從而讓猴子完成玩游戲、打字等活動。

但將“開腦洞”目標轉移到同胞身上的馬斯克，野心遠不止用意念“玩?！?。他將Neuralink的下一代產品用戶定位在癱瘓、肌肉萎縮癥等衰弱癥患者人群，幫助他們用意念與外界進行交流，甚至控制假肢恢復運動。

在未來，他希望侵入式BCI技術能夠和大腦交互，通過主動對大腦進行刺激，從而進一步攻克阿爾茨海默癥、癡呆癥等神經系統(tǒng)疾病。

但在技術和倫理道德的雙重考驗下，馬斯克在人頭上“開腦洞”的愿景并不容易實現(xiàn)。

至少未來15年內BCI不可能“包治百病”

由于要在人身上動刀子，侵入式BCI的首要技術目標是：小、輕以及生物相容性高。

發(fā)布會顯示，Neuralink使用了一個神經外科手術機器人，用微米級的精度為大腦快速植入電極線，這些比頭發(fā)絲還細的電極線形成觸電密度高、尺寸小的陣列。

不少從業(yè)者認為，Neuralink神經電極的性能和腦電波（EGG）的解碼算法能力已經達到了行業(yè)領先水平，對神經外科手術機器人的創(chuàng)新性引進也解決了人為植入電極精準性不高的痛點。

然而，不少BCI學界專家依然認為Neuralink的技術并沒有飛躍式的進步。加州大學歐文分校腦機接口實驗室助理教授An H. Do認為，馬斯克的認知遠遠落后于學界。在Neuralink的發(fā)布會上，猴子用“意念”在屏幕上打了一段字。但早在2002年，布朗大學的一項研究就讓猴子成功地通過BCI在計算機屏幕上移動了光標。

復旦大學侵入式腦機接口硬件系統(tǒng)工程師劉偉介紹，目前侵入式BCI領域的技術難點主要有5個：

①沒有好的工具讓人去更深入地了解大腦；②由于電極的材料、植入點位等因素的限制，獲取腦電波信號的難度很大；③即便優(yōu)于非侵入式，但侵入式BCI獲取數(shù)據(jù)的信噪比仍然較低；④解碼腦電波的算法與應用場景沒有明確的對應關系；⑤侵入式BCI應用場景不明確，導致研發(fā)目標不明確。

腦機接口是個年輕的行業(yè)，相關研究以及成果轉化無法做到一蹴而就，這也側面導致行業(yè)自律、供應鏈標準尚且存在空白。成立于2015年的非侵入式BCI研發(fā)獨角獸BrainCo強腦科技相關負責人表示：“目前BCI行業(yè)甚至還沒到可以相互競爭的階段，沒有所謂的真正的技術壁壘，企業(yè)都還在各自探索的階段。”

“侵入式腦機接口離應用，我估計還得至少15年?！苯Y合目前的技術水平和模糊的應用場景，劉偉估計：“目前也就僅限于疾病的探索，疾病的治療、疾病的診斷都談不上?！?h3> Neuralink暫時落后但勝率不減

在侵入式BCI技術發(fā)展成熟、應用場景落地前，公眾跨越對開顱的心理障礙也需要經過漫長的時間。

一方面，破開人類的屏障、長久/永久性成為體內一部分的侵入式BCI，依然會造成一定的安全風險，如細菌感染、人體排異反應。

另一方面，就像幾乎所有其他的現(xiàn)代科技一樣，未來的BCI或許也會陷入道德倫理的沼澤，帶來一系列無解難題：大腦的控制權在誰人手里？外來干預大腦會加劇社會不平等嗎？誰能保證腦電波信息的采集、傳輸、存儲安全？

即便在侵入式BCI發(fā)展較早的美國，普通民眾對這項技術的接受度并不高。皮尤研究中心曾在2016年針對美國消費者發(fā)起一項有關大腦植入芯片技術的調查，其中69 %的人群對這項技術表示擔憂。即便知道BCI有可能提高注意力，但66 %的美國人依然不愿意使用。

而對Neuralink來說更為近在眼前的考驗，是通過美國食品和藥物管理局（FDA）對臨床試驗的審批。

對于涉及人體大腦的臨床實驗，F(xiàn)DA一向吝于審批。2019年，Neuralink就向FDA提出過申請，但鎩羽而歸。直到2021年7月，F(xiàn)DA才首次批準了永久植入式BCI的人體臨床試驗。而這一先機落到了Neuralink最大的競爭對手、侵入式BCI研發(fā)公司Synchron身上。

2022年3月29日，Synchron在美國神經病學學會第74屆年會上宣布BCI設備Stentrode的安全性。4名在澳大利亞植入Stentrode的肌萎縮側索硬化癥（ALS）患者參與了長達一年的監(jiān)測。

結果顯示，患者可以使用計算機通過文本進行交流并完成日常任務，比如網(wǎng)上購物和發(fā)電子郵件。這也意味著在商業(yè)化的角逐中，Synchron暫時領先了Neuralink一步。

但侵入式BCI的商業(yè)化是場持久戰(zhàn)，一名侵入式BCI的研發(fā)人員表示：“樂觀估計，Neuralink的侵入式BCI設備從臨床試驗獲批，到最后拿下FDA的醫(yī)療器械審批，起碼得經歷3～5年，這還不包括順利商用所需要的研發(fā)、量產、推進合作等時間”。

在這場持久戰(zhàn)中，企業(yè)拼的往往是資源投入。光靠強大的資源聚集能力，背靠馬斯克龐大財富帝國的Neuralink就能在進展上與不少企業(yè)拉開距離。劉偉介紹，Neuralink最大的壁壘不是建立在技術上，而是建立在資金、人才、供應鏈等資源能力上。侵入式腦機接口的研發(fā)是一項“燒錢”的業(yè)務，不少國內侵入式BCI研發(fā)制造企業(yè)都陷入了資金鏈緊張的困境，1個億，用了不到一年半，就要想辦法繼續(xù)融資。

但相對地，一般企業(yè)花2年完成的融資和技術迭代，有“鈔能力”的Neuralink用半年就能做到。即便是在臨床試驗上先Neuralink一步的Synchron迄今為止也只共募集到約6 500萬美元，與募到約3.63億美元的Neuralink相比仍是小巫見大巫。

2022年8月20日，馬斯克與Synchron就投資事宜進行了洽談，這次洽談的起因源于Synchron在臨床試驗進程上趕超了Neuralink。對Neuralink而言，打不過還能買，只是馬斯克想讓Neuralink稱霸行業(yè)的念頭，已經昭然若揭。

不過，馬斯克在Neuralink發(fā)布會上提出的“進入脊髓、并有可能恢復癱瘓患者運動能力的植入物”“恢復視力的眼部植入物”等愿景依然讓人對侵入式BCI能發(fā)揮的價值抱有正面期待。

An H. Do認為，即便馬斯克對BCI的認知相較于學界而言并不先進，但私營企業(yè)雄厚的資源與能力能夠讓技術的迭代效率比學術界更高。

2021年1月4日，首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院神經外科意識障礙病區(qū)正式揭牌開科。這個病區(qū)將主要面向俗稱“植物人”的意識障礙患者，運用神經調控、腦機接口等技術最大限度實現(xiàn)意識恢復、神經功能改善。而幫助癱瘓、上脊髓損傷、肌肉萎縮癥等患者進行治療和日常生活，是學界認為目前侵入式BCI在未來5～10年內最有望產生影響的應用場景。

總之，倫理的枷鎖內，也依然需要一批充滿想象力的“野心家”。