北京時間 5 月 26 日，由埃隆·馬斯克聯(lián)合創(chuàng)立的腦機接口公司 Neuralink 宣布重大進(jìn)展：公司已獲美國食品和藥物管理局（FDA）的批準(zhǔn)。這意味著他們可以開始在人體上做臨床試驗了。

此前，Neuralink 試過在老鼠、豬和猴子的大腦植入腦機接口芯片，沒錯，打孔后植入。要打到人的腦袋上，肯定得經(jīng)過科學(xué)家們的層層審核才行。

FDA 就是干這個的，主要考核食品、藥物、醫(yī)療器械等產(chǎn)品的：

• 安全性：產(chǎn)品必須在一系列實驗室測試和臨床試驗中證明其對人體無害或風(fēng)險可控。

• 有效性：產(chǎn)品必須能夠做到它聲稱的功能，而且得有科學(xué)證據(jù)支持。

• 風(fēng)險與收益平衡：產(chǎn)品的潛在益處，必須大于其潛在風(fēng)險。

此前，據(jù)路透社報道，F(xiàn)DA 指出 Neuralink 想要在人體上做臨床試驗，得著重解決這幾個問題：設(shè)備的鋰電池、植入物電線在大腦內(nèi)會不會移動？在不損壞腦組織的情況下安全取出設(shè)備，會有多大的挑戰(zhàn)？

目前，Neuralink 在 Twitter 上說明，還沒開始招募臨床試驗的患者，很快會公布更多的消息。

圖片來源：Neuralink 發(fā)布會截圖，編輯后制

這篇文章，我們將討論：

• 什么是腦機接口？

• Neuralink 自 2016 年創(chuàng)立至今經(jīng)歷過什么？

• Neuralink 這種高性能的腦機接口技術(shù)，相比傳統(tǒng)的方案有什么區(qū)別？

• FDA 此次的批準(zhǔn)有什么重要意義？

什么是腦機接口？

大腦對于信息的處理，靠的是神經(jīng)元之間電信號的傳遞。那么，如果一個東西能讀取或?qū)懭脒@種電信號，大腦就可以直接和機器直接交互！這個東西就是我們接下來要展開講講的腦機接口。

腦機接口并非是多遙遠(yuǎn)的技術(shù)，早就運用在了日常生活中。它分為侵入性和非侵入性兩種。

其中，非侵入腦機接口，那種像帽子一樣的小設(shè)備，在醫(yī)院里的神經(jīng)或運動康復(fù)之類的科室很常見。

非侵入式腦機接口在醫(yī)院很常見丨維基百科

它通過穿戴式設(shè)備檢測大腦信號。但因為信號要穿越顱骨，記錄到的腦信號分辨率并不高。

Neuralink 采用的是侵入性方案，它直接將柔性電極絲植入大腦皮層之中。一般而言，越深入和靠近腦組織本身，腦電信號就越清晰和準(zhǔn)確。

但侵入式方案畢竟要將外物植入大腦，很容易引起免疫反應(yīng)，人體可能會在電極和神經(jīng)組織之間生成疤痕組織，導(dǎo)致信號傳輸?shù)乃ネ?，甚至消失。所以，這次的人體試驗結(jié)果如何，的確很值得期待。

為了這一刻，Neuralink 干七年了

2016 年，馬斯克和其他幾位聯(lián)合創(chuàng)始人，成立 Neuralink。

2019 年 7 月，Neuralink 公布其項目原型，他們做了一個“打孔機”和“縫紉機”，前者用激光在頭骨上打細(xì)小的孔，后者可將只有人的發(fā)絲的四分之一粗細(xì)的“線”，植入腦中。這些線就是電級，可以采集多通道神經(jīng)信息。

他們還展示了在動物上的實驗，一只老鼠頂著和它腦袋差不多大小的 USB-C 接口，告訴人們，腦機接口至少不再是瘋狂想象。

2020 年 8 月，公司做出了腦機接口芯片 N1，只有硬幣大小。這次該設(shè)備植入到活豬的大腦表層，成功顯示了豬的大腦活動。豬的腦袋頂光光滑滑，腦機接口設(shè)備還是無線連接形態(tài)的呢，帶有無線信號傳輸和無線充電功能。N1 做到了高度小型集成化。

2021 年 4 月，Neuralink 的實驗猴子將腦電波轉(zhuǎn)化為了計算機指令，打起了“意念乒乓球”游戲。Neuralink 設(shè)備有效讀取了大腦關(guān)于運動控制的信息，從而控制屏幕上的乒乓球移動。

這意味著設(shè)備已經(jīng)有效地在動物上完成特定任務(wù)，為將來基于人類的腦機接口實驗做好準(zhǔn)備。

2022 年 12 月，馬斯克展示了一只可以“意念打字”的猴子——它打出了兩個完整的句子。雖然猴子只是跟隨人類提示，將大腦信號轉(zhuǎn)化為光標(biāo)移動選出正確的句子，而不是真的學(xué)會了拼寫人類語言，但這場展示證實了 Neuralink 的腦機接口在實用性上更進(jìn)一步。

也是在這場發(fā)布會上，馬斯克宣布他們的設(shè)備將在半年內(nèi)植入人腦，已向 FDA 提交了開始人體試驗所需的所有文件?，F(xiàn)在看來，馬斯克挺守時。

為何說這次 FDA 的批準(zhǔn)意義重大？

這是高性能腦機技術(shù)面向臨床應(yīng)用的一次重大突破。

此前獲準(zhǔn)的傳統(tǒng)植入式腦機接口，用的是一種叫“猶他陣列”（Utah array）的硬質(zhì)電極，可能會引起大腦內(nèi)部出現(xiàn)對異物的排異反應(yīng)。不得不提的是，這種技術(shù)只能采集、傳輸 96 個電極通道的神經(jīng)信息。

猶他陣列丨medicaldesignandoutsourcing.com

對于猶他陣列，如果需要更多通道的神經(jīng)信息，則需要在大腦內(nèi)部放置更多的電極，這往往是不可取的。

而 Neuralink 設(shè)備采用的是柔性電極，有效降低大腦的排異反應(yīng)，且具備 1024 個通道的電極，能采集到相當(dāng)高質(zhì)量的神經(jīng)信息。

想要實現(xiàn)各種復(fù)雜的腦機接口任務(wù)，高質(zhì)量的神經(jīng)信息是前提。

Neuralink 目前還開發(fā)出了能做腦機接口手術(shù)的機器人，它能在盡可能不損壞腦組織的情況下，安全取出設(shè)備。這樣，人們就能升級迭代他們腦中的產(chǎn)品了。

有啥社會意義沒？

讓盲人“恢復(fù)”視力，讓癱瘓者“動起來“，馬斯克認(rèn)為，這是 Neuralink 能最早針對人類開展的應(yīng)用和幫助。

Neuralink 表示，即便先天性失明的人，他們“大腦皮層的視覺部分仍然存在”。

第一代 Neuralink 技術(shù)使用了 1024 個通道的電極，但公司也展示了下一代模型——通道的數(shù)量足足有 16000 多個。據(jù) Neuralink 預(yù)想，在盲人大腦皮層兩側(cè)各放一個設(shè)備，盲人就能看到一張呈現(xiàn)出 32000 個“光點”的圖像。也就是說，盲人能看到更多細(xì)節(jié)，更“高保真”的圖像了。

圖片來源：Unsplash

另外，利用意念打字，建立大腦與計算機（或手機）的直接通路，幫助四肢癱瘓的人獲得一種“數(shù)字自由”。但 Neuralink 并不滿足于此。他們對于為脊髓受傷的人重拾運動機能，也表示了信心。

健全的人觸碰一個物體時，感覺會沿著脊髓進(jìn)入大腦，但脊髓受傷的人，這條通路被切換了，Neuralink 希望將電極植入脊髓，脊髓中的神經(jīng)元，使其恢復(fù)傳達(dá)運動信息的能力，進(jìn)而使肌肉進(jìn)行收縮。

Neuralink 展示了一只在脊髓中有植入體的豬。原理是攔截大腦的運動指令，并將其分流到腿部，來實現(xiàn)目標(biāo)動作。同樣的，來自四肢的感覺信號也可以被發(fā)送回大腦，這樣大腦就知道發(fā)生了什么，通過這樣來模擬身體運動過程。

目前進(jìn)入人體臨床試驗階段的，有這三家

目前，國際上植入式腦機接口公司中，進(jìn)入人體臨床試驗階段的有三家，分別是 Neuralink、Onward 和 Synchron。

這三家的技術(shù)路線也不同。

Neuralink 屬于“皮層刺入”路線。

Onward 專注于創(chuàng)傷后神經(jīng)功能的恢復(fù)，比如用腦機接口恢復(fù)脊髓損傷后的行走能力。它采用的是一種叫“腦皮層電圖”（Electrocorticography, ECoG）的電極，這種電極會被放置在大腦皮層表面，來采集神經(jīng)信號。Onward 走的是“皮層表面”路線，走這種路線的國內(nèi)也有微靈醫(yī)療。

微靈醫(yī)療是國內(nèi)唯一做皮層表面高密度柔性電極植入式腦機接口的工作和團(tuán)隊，預(yù)計本年底完成電極陣列的臨床測試與驗證工作。

Synchron 技術(shù)是微創(chuàng)的，通過一種類似血管支架的電極放置在大腦血管的內(nèi)部，來采集血管附近的神經(jīng)信號。屬于“血管介入式”。

圖片來源：Unsplash

值得一提的是，Synchron 在 2021 年就已獲得 FDA 批準(zhǔn)，開始試驗，并于 2022 年 7 月宣布在美國首次植入腦機接口。

Synchron 所用技術(shù)是通過將電極放在靠近大腦血管的內(nèi)部，由于技術(shù)限制，該電極只能采集到相當(dāng)有限的神經(jīng)信號。因此，這套系統(tǒng)目前只能實現(xiàn)非常初級且簡單的任務(wù)。并且，受試者通過該系統(tǒng)學(xué)習(xí)新任務(wù)，需要大量的訓(xùn)練時間。

如果把大腦比作一條 1 公里的路，我們才走了 5 厘米

目前，腦機接口的應(yīng)用方向在替代受損器官，比如：

• 癱瘓患者用腦電控制機械臂取物，即處理腦信息的輸出；

• 或是不通過四肢五官，直接通過大腦向機器傳遞和接受信息，即處理腦信息的輸入和輸出。

腦機接口或許還能做到腦神經(jīng)和機械配對，或是生物間的意識替換等，不過這還在非常遙遠(yuǎn)的未來。

要實現(xiàn)極致的腦機接口，需要讓大腦中的每個神經(jīng)元都與外界“無縫對接”，這意味著人類需要清晰了解每個神經(jīng)元的特質(zhì)。

但目前人類對大腦的理解，還停留在控制運動和控制視覺聽覺的皮層分區(qū)，非常粗淺。

一名腦科學(xué)家曾將關(guān)于大腦的全部知識比作一條一公里長的路，而我們目前行進(jìn)的距離只有不到五厘米。

腦機接口能走到多遠(yuǎn)，取決于腦科學(xué)基礎(chǔ)研究。

作者：Jayden、睿悅、沈知涵、 ChatGPT

編輯：biu

文中配圖如無特別注明，來源均為 Neuralink