The Innovation | 全植入式无线脑机接口人体试验：持续向未来迈进
科技狂人马斯克在社交媒体上官宣其旗下Neuralink公司完成首例无线脑机接口设备人体植入；紧随其后，国内清华大学与宣武联合团队也发布其无线脑机接口人体试验的最新进展。这两例事件在国内外科学界均获得了极大关注。那么，对于普通民众而言，无线脑机接口技术的进展意味着什么呢？本文对此进行了深度解读。
导 读
2024年1月29日，埃隆·马斯克通过社交媒体公开宣布旗下Neuralink公司一款全植入无线脑机接口（BCI）设备成功植入人体。不久之后，来自中国宣武医院和清华大学的合作团队发布了他们自研的无线BCI产品NEO的临床试验最新进展。这些接踵而至的吸睛新闻引发了全世界对脑机接口的广泛兴趣和新一轮的热潮。
图1? 图文摘要
脑机接口的基本概念是建立连接大脑和外部设备的直接通信路径，它不仅需要记录、解读和激发神经活动，还要能够与外部设备进行进一步的交互。在过去的数十年里，受限于技术水平，大多数脑机接口研究局限于动物实验，或者仅采用有线连接的方式开展人体试验，因而很难广泛应用于治疗神经系统疾病或实现人体机能增强。Neuralink实现了在人脑中植入完全无线的脑机接口设备，并成功检测尖峰神经信号。这款名为“N1”的设备只有硬币大小，却具备记录和传输大脑信号、无线充电以及蓝牙通信功能。清华大学和宣武团队的另一款名则名为“NEO”（Neural Electronic Opportunity）的设备，其尺寸相较于N1稍大（大约有两枚硬币那么大），植入硬脑膜上方。它由近场通信（NFC）来进行通讯和供电，无需电池。这两种装置的主要区别在于N1直接与大脑皮层连接，而NEO则位于硬脑膜上方。这两种方法，即全侵入性和半侵入性，代表了脑机接口发展的两条未来道路。全侵入式脑机接口为解码提供了精确的信号源，但不可避免地会侵入完整的大脑。理论上，半侵入性脑机接口不会伤害皮层，但只能从皮层附近收集信号。截至目前，N1在人脑上测试的结果尚不得而知；而NEO已成功植入脊髓损伤患者体内三个多月。令人兴奋的是，患者在接受康复训练后已经能够控制一个外部设备进行辅助喝水等操作。
这两项临床试验在人脑中实现了完全无线和植入式的脑机接口，这无疑是一个重大进步。然而，这种进步仅限于工程应用层面，并没有在严谨的科学原理上形成新的突破。例如，N1还未证明其在信号收集、与外部设备的通信以及临床研究结果方面的功效，也没有提供任何关于数据安全性、生物相容性和寿命的信息。至于NEO，尽管它在帮助脊髓损伤患者方面取得了令人印象深刻的效果，但仍存在一些问题。首先，尽管NEO声称在没有电池的情况下可以让患者终生使用，但它尚未证明其寿命和长期生物相容性。其次，由于其半侵入性的方法，NEO只能捕获硬脑膜附近浅层的信号，这可能会影响其解码性能，限制其扩展到其他临床应用。最后，NEO由NFC技术提供动力，但该技术依赖于使用电力的体外机器，这不得不让人担忧其便携性和抗干扰性。
此外，这两个试验虽然为未来带来了更大的可能性，但在向商业或广泛医疗应用过渡之前，需要进一步努力解决上述技术挑战，确认生物安全性和有效性，并克服政策障碍。脑机接口技术的现状还远未达到大多数人的期望，例如，很多人可能会憧憬利用脑机接口上传和下载记忆，因为这显然可以节省大量花费在阅读、学习和记忆上的时间。然而，实现这一愿景的障碍不在于脑机接口硬件，而在于我们仍然缺乏对于大脑如何存储和提取记忆的了解。类似的问题在其他潜在的应用场景中同样存在，例如将个人的意识转变成数字形式以实现数字永生，治疗精神疾病或神经退行性疾病以及恢复感知觉和认知功能等。解决这些问题需要我们对大脑运作原理有更深入的理解。在现阶段，脑机接口更容易实现的目标是运动相关功能的恢复或替代，例如帮助瘫痪患者重新获得像健全人一样生活的基本能力。同时，脑机接口行业应当制定技术标准，以确保不同制造商的设备之间的互用性，这对该技术的广泛使用和传播至关重要。
总结与展望
我们建议对埃隆·马斯克的热捧和这些初步临床试验的成果持谨慎态度。作为一名商人以及Neuralink的拥有者，马斯克显然有自己的利益诉求。他向来擅长利用自己的影响力，通过夸张的舆论吸引注意力和潜在投资。但是，他不会告诉大众潜在的风险，也没有提出减轻或减少这些风险的策略。公众舆论不应该被少数掌握尖端技术的人所左右。我们认为脑机接口最大的风险是有一天它可能会挣脱人类的控制，这是因为脑机接口为人工智能提供了一个与人类思维直接对接的渠道，而这就有可能为人工智能控制人类开辟道路。因此，脑机接口和人工智能的发展是利弊相倚的。尽管先进的脑机接口技术无疑对人类福祉有益，但客观评估风险并制定预防或缓解风险的战略和政策也至关重要。
责任编辑
孙海桐? ? ?剑桥大学
杜喜浩? ? 上海交通大学
本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第五卷第三期以News & Buzz发表的“Fully implantable wireless Brain-Computer Interface for humans: Advancing toward the future” (投稿: 2024-02-04；接收: 2024-02-25；在线刊出: 2024-02-28)。
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100595
引用格式：Zhang Z., and Dai J.?(2024). Fully implantable wireless Brain-Computer Interface for humans: Advancing toward the future.?The Innovation?5(3), 100595.
作者简介
戴 辑，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所PI，深圳市灵长类转化医学工程研究中心主任。主要从事大脑认知神经机理研究及非人灵长类脑疾病模型构建与创新干预方法研究。近年其研究成果发表在Cell, Nature, The Innovation等，获评2023“中国生命科学十大进展”，“中国神经科学重大进展”等，并担任The Innovation 学术编委。
https://www.researchgate.net/profile/Ji-Dai-4
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