如今，人(rén)類雖然未能達到科幻世界的彼岸，但(dàn)技(jì)術(shù)的發展已經讓我們摸到了科幻世界的諸多(duō)入口。就像“數(shù)字化人(rén)類”，它的入口很(hěn)可(kě)能就藏在腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)中。
馬斯克旗下腦(nǎo)機接口公司宣布獲準啓動人(rén)體(tǐ)臨床試驗。本月初，全球首例非人(rén)靈長類動物介入式腦(nǎo)機接口試驗在北京獲得(de)成功。連接不斷的進展似乎已經明(míng)示，現實層面的腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)正醞釀着無限的潛力，當然，這其中包括應用的前景，也同樣包括可(kě)能産生(shēng)的安全、倫理(lǐ)風險。
超級編解碼
公開(kāi)資料顯示，腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)可(kě)以将腦(nǎo)電(diàn)信号轉換為(wèi)控制(zhì)指令，從而幫助運動功能障礙患者如腦(nǎo)卒中、漸凍症等與外部設備交互，提升生(shēng)活質量。整個(gè)工作(zuò)過程大(dà)緻可(kě)以分為(wèi)信号的采集、降噪、增強，信息的編解碼以及信号的輸出等。
北京腦(nǎo)科學與類腦(nǎo)研究中心和(hé)北京師(shī)範大(dà)學雙聘研究員、博士生(shēng)導師(shī)柳昀哲對北京商報記者表示，讀懂大(dà)腦(nǎo)是世界性難題，在讀懂之前，首先要理(lǐ)解我們的大(dà)腦(nǎo)是怎樣表征外部世界的，也就是編碼過程，所以讀懂是一個(gè)編解碼過程。而腦(nǎo)機接口就是實現神經編解碼的重要手段，并高(gāo)度依賴于上(shàng)述對應關系的構建和(hé)深層次理(lǐ)解。采用腦(nǎo)機接口實現神經編解碼，使用了腦(nǎo)機接口的腦(nǎo)到機方向，即如何使用機器(qì)讀取腦(nǎo)的信号。
正在進行(xíng)的2023中關村論壇展覽（科博會(huì)）上(shàng)，北京腦(nǎo)科學與類腦(nǎo)研究中心便展示了腦(nǎo)機接口編解碼技(jì)術(shù)。據悉，該研究基于TEM-神經活動重現類腦(nǎo)智能算(suàn)法，嘗試對于人(rén)類概念的形成和(hé)表征進行(xíng)解碼。柳昀哲提到，在TEM基礎上(shàng)，我們統合了海馬-內(nèi)嗅皮層系統在認知地圖形成過程中的重要作(zuò)用。将海馬對于認知地圖形成的核心機制(zhì)加入原有(yǒu)TEM模型中，提升TEM在新環境中的泛化性。
但(dàn)編解碼還(hái)有(yǒu)一個(gè)關鍵前提，即信号的提取。從技(jì)術(shù)手段上(shàng)看，腦(nǎo)機接口主要分為(wèi)侵入式和(hé)非侵入式，但(dàn)這兩種方法也一直面臨精度與安全難兩全的取舍。穩定、高(gāo)通(tōng)量的神經信号記錄是腦(nǎo)機接口的第一要素。國家(jiā)納米科學中心和(hé)北京腦(nǎo)科學與類腦(nǎo)研究中心雙聘研究員、博士生(shēng)導師(shī)方英則對北京商報記者提到，傳統電(diàn)極的材質是矽和(hé)金屬，而剛性的矽基或金屬微絲電(diàn)極在手術(shù)植入柔軟的腦(nǎo)組織後，由于尺寸和(hé)力學性能的巨大(dà)差異，使電(diàn)極與腦(nǎo)組織間(jiān)發生(shēng)相對微移動并引起炎症反應，導緻剛性微電(diàn)極難以對神經電(diàn)信号進行(xíng)長期穩定讀取。
科博會(huì)期間(jiān)，國家(jiā)納米科技(jì)中心方英研究員團隊展示千通(tōng)道(dào)柔性神經流蘇電(diàn)極，與傳統電(diàn)極相比，柔性神經流蘇電(diàn)極非常柔軟，能匹配腦(nǎo)組織的力學性，從而更穩定、更安全。
醫(yī)療搶先落地
腦(nǎo)機接口還(hái)有(yǒu)第三種技(jì)術(shù)路線——介入式腦(nǎo)機接口。本月初，由南開(kāi)大(dà)學段峰教授團隊牽頭的全球首例非人(rén)靈長類動物介入式腦(nǎo)機接口試驗在北京獲得(de)成功。
據悉，介入式腦(nǎo)機接口通(tōng)過介入手術(shù)将介入腦(nǎo)電(diàn)傳感器(qì)貼附在猴腦(nǎo)血管壁上(shàng)，無需開(kāi)顱手術(shù)即可(kě)采集到顱內(nèi)腦(nǎo)電(diàn)信号，相較于傳統侵入式和(hé)非侵入式腦(nǎo)機接口，兼顧安全性、識别穩定性。在該試驗中，首都醫(yī)科大(dà)學宣武醫(yī)院神經外科醫(yī)生(shēng)也參與其中，此次科博會(huì)期間(jiān)，宣武醫(yī)院便展示了針對脊髓損傷方面的腦(nǎo)機接口臨床應用。
神經病學專家(jiā)、首都醫(yī)科大(dà)學宣武醫(yī)院神經內(nèi)科主任醫(yī)師(shī)、博士生(shēng)導師(shī)唐毅告訴北京商報記者，腦(nǎo)機接口康複訓練可(kě)以調動大(dà)腦(nǎo)感覺和(hé)運動等腦(nǎo)區(qū)協同工作(zuò)，科學地給皮層和(hé)肢體(tǐ)施加運動和(hé)感覺任務，可(kě)刺激中樞和(hé)效應器(qì)産生(shēng)電(diàn)信号，并通(tōng)過腦(nǎo)機接口在大(dà)腦(nǎo)和(hé)肢體(tǐ)之間(jiān)建立人(rén)工的輔助傳導通(tōng)路，使得(de)兩者之間(jiān)阻斷的信息交流能夠延續。
“這樣可(kě)以激活脊髓殘存的神經纖維，激發出其‘殘存的潛在能力’，在功能上(shàng)發揮代償作(zuò)用，部分恢複脊髓對運動和(hé)感覺信息的傳導功能。最終，實現脊髓損傷患者重獲運動和(hé)感知能力。”唐毅表示。
據悉，早在2018年2月，我國首個(gè)“重拾行(xíng)走計(jì)劃”項目就在宣武醫(yī)院啓動，項目在順利推進中，數(shù)位完全性脊髓損傷患者部分恢複行(xíng)走能力。
醫(yī)療通(tōng)常被認為(wèi)是腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)落地的第一站(zhàn)。公開(kāi)資料顯示，侵入式腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)在醫(yī)療領域已有(yǒu)一定程度的應用，如用深腦(nǎo)刺激來(lái)緩解帕金森(sēn)症狀、用早期實驗性芯片來(lái)恢複視(shì)覺、植入人(rén)工耳蝸恢複聽(tīng)力等。
唐毅提到，醫(yī)療領域中腦(nǎo)機接口的主要應用方向包括輔助神經功能恢複和(hé)肢體(tǐ)運動、輔助疾病診療、輔助信息交流、輔助增強記憶四個(gè)方面。其中的輔助疾病診療，主要包括癫痫、帕金森(sēn)病、神經精神類疾病的診療和(hé)康複，而癫痫診療領域則是腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)最早應用的領域之一。
還(hái)需産業鏈支撐
“風口”中的腦(nǎo)機接口也吸引了資本層面的關注。從國際視(shì)角上(shàng)，谷歌(gē)、微軟、Facebook等科技(jì)巨頭正着力布局開(kāi)發底層技(jì)術(shù)。2014年後，阿裏、百度、科大(dà)訊飛等公司也開(kāi)始以投資并購方式入局腦(nǎo)機接口領域，陸續推出各自人(rén)工智能腦(nǎo)計(jì)劃。
國信證券統計(jì)，2014年以後，由于腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)成熟度提升，産品和(hé)服務廣泛被市場(chǎng)接受，不斷有(yǒu)新公司進入該領域，目前每年新增公司超過10家(jiā)，明(míng)顯高(gāo)于2014年前水(shuǐ)平。
從應用層面，未名腦(nǎo)腦(nǎo)科技(jì)有(yǒu)限公司創始人(rén)、首席執行(xíng)官高(gāo)妍在接受北京商報記者專訪時(shí)提到，對腦(nǎo)疾病領域的科技(jì)型企業來(lái)說，腦(nǎo)機接口硬件、軟件以及人(rén)工智能算(suàn)法，都相當于基礎性的技(jì)術(shù)，企業更多(duō)是在這種技(jì)術(shù)的基礎上(shàng)做(zuò)具體(tǐ)領域的應用。但(dàn)對于這項“未來(lái)科技(jì)”來(lái)說，要想真正達到成熟的大(dà)規模應用，或者說産業化、商業化，可(kě)能還(hái)有(yǒu)很(hěn)長一段路要走。高(gāo)妍提到，在國內(nèi)臨床上(shàng)，腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)并不完善，腦(nǎo)機接口軟硬件就像造車(chē)，需要完整的産業鏈支撐，包括單探頭的靈敏度、降噪、算(suàn)法分析等能力，因此距離真正便捷性地使用，可(kě)能還(hái)需要一個(gè)過程。
中國科學院深圳先進技(jì)術(shù)研究院正高(gāo)級工程師(shī)、微靈醫(yī)療創始人(rén)李骁健進一步分析稱，目前我國腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)正處于産業化初期階段，盡管應用前景非常廣闊，但(dàn)是目前剛性需求場(chǎng)景較少(shǎo)。科研用途一直是主要需求方，在消費端目前醫(yī)療用途凸顯。
能否滿足用戶要求也是腦(nǎo)機接口商業化面臨的主要障礙之一。李骁健提到，目前腦(nǎo)機接口技(jì)術(shù)的研發成本較高(gāo)，研發人(rén)才較少(shǎo)，産品屬于定制(zhì)化制(zhì)造，生(shēng)産成本較高(gāo)。目前腦(nǎo)機産品的性能和(hé)可(kě)靠性也沒有(yǒu)得(de)到充分驗證，消費者對此類産品還(hái)缺乏信任。
而且實際投資方面熱情不高(gāo)，投資機構對腦(nǎo)機接口這種新興高(gāo)科技(jì)産業項目還(hái)缺乏系統全面的認知，很(hěn)難準确評估投資風險。此外，目前腦(nǎo)機接口的技(jì)術(shù)标準和(hé)規範尚未統一，不同廠商的産品之間(jiān)缺乏互通(tōng)和(hé)互評性。美國聯邦藥監局對植入式腦(nǎo)機接口發布了指南并積極參與對申報單位的指導是很(hěn)值得(de)借鑒的。
來(lái)源：北京商報 作(zuò)者：楊月涵
