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。

這是發生在腦機接口公司Neuralink發布會上的一幕。2022年12月1日，馬斯克在發布會上宣布，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。

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，這些比頭發絲還細的電極線形成觸電密度高、尺寸小的陣列。

不少從業者認為，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領先水平，對神經外科手術機器人的創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即便優于非侵入式，但侵入式BCI獲取數據的信噪比仍然較低；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，導致研發目標不明確。

腦機接口是個年輕的行業，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研發獨角獸BrainCo強腦科技相關負責人表示：“目前BCI行業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，企業都還在各自探索的階段?！?/p>

“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。”

Neuralink暫時落后但勝率不減

在侵入式BCI技術發展成熟、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，FDA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，FDA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，比如網上購物和發電子郵件。這也意味著在商業化的角逐中，Synchron暫時領先了Neuralink一步。

但侵入式BCI的商業化是場持久戰，一名侵入式BCI的研發人員表示：“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、量產、推進合作等時間”。

在這場持久戰中，企業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是一項“燒錢”的業務，不少國內侵入式BCI研發制造企業都陷入了資金鏈緊張的困境，1個億，用了不到一年半，就要想辦法繼續融資。

但相對地，一般企業花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稱霸行業的念頭，已經昭然若揭。

不過，馬斯克在Neuralink發布會上提出的“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，首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科意識障礙病區正式揭牌開科。這個病區將主要面向俗稱“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”。