腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，指的是一種將神經(jīng)元信息轉換為能夠控制外部軟件或硬件（例如計算機或機械臂）的命令的設備，是與人工智能關(guān)聯(lián)的當代前沿技術(shù)之一。
做為人體最復雜的器官，大腦擁有1000多億個(gè)神經(jīng)元，可形成100多萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)元連接。BCI技術(shù)即指在大腦與外部設備之間建立通信和控制通道，將腦電信號（EEG）轉換為控制指令，實(shí)現外部設備與大腦的信息交流。通過(guò)BCI技術(shù)可以幫助腦卒中(CVA)、脊髓損傷(SCI)、漸凍癥(ALS)等因神經(jīng)受損而失去行動(dòng)或說(shuō)話(huà)能力的人恢復與外界的交流，甚至恢復身體功能。除了醫療健康領(lǐng)域之外，腦機接口技術(shù)還可用于藝術(shù)、軍事、游戲等場(chǎng)景，應用前景十分廣闊。
埃隆·馬斯克（Elon Musk）的腦機接口公司Neuralink
2016年，埃隆·馬斯克成立了Neuralink公司，其業(yè)務(wù)是把小型芯片植入人類(lèi)大腦，讓人類(lèi)與計算機展開(kāi)心智融合。從2019年以來(lái)，馬斯克多次在公開(kāi)場(chǎng)合表示，Neuralink將開(kāi)展腦機接口人體試驗，以治療癱瘓和失明等疑難病癥。
這期間，Neuralink曾先后將腦機接口芯片植入老鼠、豬和猴子的大腦，多次引發(fā)轟動(dòng)。目前，參與試驗的猴子多數已死亡。Neuralink還曾因開(kāi)展這些動(dòng)物試驗而被指責對研究動(dòng)物進(jìn)行虐待，并因運輸含有猴子組織和病原體的污染植入物違反了運輸管理條例。
在向FDA申請批準開(kāi)展人體臨床研究時(shí)，曾被FDA以安全風(fēng)險為由先后至少兩次拒絕。FDA的主要安全擔憂(yōu)涉及該設備的鋰電池、植入物的微小導線(xiàn)有可能轉移到大腦的其他區域、能否以及如何在不損傷腦組織的情況下移除該設備，并解決長(cháng)時(shí)間運作出現的發(fā)熱以及移植時(shí)出現的炎癥等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)將近一年的調整，Neuralink公司已基本解決了FDA提出的上述十多個(gè)問(wèn)題，化解了對植入人體的安全性疑慮。
終于在今年5月27日，在限制條件的情況下，FDA批準了Neuralink進(jìn)行人腦試驗。
首次獲批開(kāi)展人腦試驗，里程碑式進(jìn)展呈現
今年9月20日，Neuralink宣布，正式為首次人體臨床試驗開(kāi)啟招募，將無(wú)線(xiàn)芯片植入大腦，使患者僅憑思想就能控制身體運動(dòng)。
根據公告，該試驗名為PRIME研究（Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface），目的是評估Neuralink的植入體（N1）和手術(shù)機器人（R1）的安全性和初步有效性，即接受植入的癱瘓患者能否用思想控制外部設備。
研究中，手術(shù)機器人（R1）將植入體（N1）的超細柔性線(xiàn)放置在控制運動(dòng)意圖的大腦區域。一旦就位，植入體（N1）在外觀(guān)上是隱形的，可以記錄大腦信號并將其無(wú)線(xiàn)傳輸到解碼運動(dòng)意圖的應用程序，以此實(shí)現讓人們僅用自己的想法來(lái)控制計算機光標或鍵盤(pán)。
植入體（N1）由4部分構成：生物外殼，無(wú)線(xiàn)充電電池，芯片，神經(jīng)連線(xiàn)。其中植入體（N1）密封在一個(gè)生物外殼之中，它可以承受比人體內惡劣數倍的環(huán)境，保證內部元器件能長(cháng)時(shí)間穩定工作。植入體（N1）的核心是一套定制化的芯片系統，可以解碼大腦的神經(jīng)信號，并將信號無(wú)線(xiàn)傳輸至體外的應用程序中。應用程序將信號轉化為具體的行為和意圖。
另外神經(jīng)連線(xiàn)也是一個(gè)很重要的元件。植入體（N1）通過(guò)分布在64個(gè)神經(jīng)連線(xiàn)上的1024個(gè)電極記錄神經(jīng)活動(dòng)。這些神經(jīng)連線(xiàn)只有頭發(fā)絲的1/40粗，而且柔韌性極 佳，是將植入損害降到最低的關(guān)鍵。
根據Neuralink公告，本次人體試驗招募對象主要是針對因脊髓損傷（脊髓功能受限）或肌萎縮性脊髓側索硬化癥（ALS）導致四肢癱瘓的患者，且傷后至少1年沒(méi)有好轉跡象，年齡至少達到22歲。另外有癲癇發(fā)作史、需進(jìn)行核磁共振檢查的患者不符合入組要求。這項研究大約需要6年時(shí)間才能完成。
其他開(kāi)發(fā)BCI的公司
在BCI這條賽道上，Neuralink并不是走得最快的。另一家腦機接口公司Synchron成立于2017年，是一家神經(jīng)科技領(lǐng)域的硅谷初創(chuàng )公司。2020年，Synchron公司的研究人員就曾發(fā)表了一項名為Stentrode的微創(chuàng )神經(jīng)接口技術(shù)，可以讓身體癱瘓的病患通過(guò)大腦意識來(lái)完成一些日?；顒?dòng)。
該設備于2021年獲得了FDA的臨床試驗批準。根據Synchron發(fā)表在《神經(jīng)介入外科雜志》(Journal of NeuroInterventional Surgery) 上的人體臨床數據，在四名接受Stentrode植入的患者中，其中兩名患者能夠用自己的思想控制計算機。他們能發(fā)送短信和電子郵件，辦理網(wǎng)銀業(yè)務(wù)等。
據Synchron介紹，Stentrode設備是為因各種情況而癱瘓的患者設計的，通過(guò)微創(chuàng )手術(shù)植入該設備大約需要兩個(gè)小時(shí)，其通過(guò)頸部底部的血管植入并進(jìn)入大腦，這一手術(shù)過(guò)程類(lèi)似于在心臟中放置支架。據Synchron CEO介紹，該設備可能會(huì )在未來(lái)三到五年內上市。
另一家公司Blackrock Neurotech成立于2008年，是全球領(lǐng)先的神經(jīng)工程、神經(jīng)假體和臨床神經(jīng)科學(xué)研究工具的供應商。Blackrock Neurotech在人類(lèi)腦機接口應用中創(chuàng )造了許多"第一"：第一個(gè)幫助四肢癱瘓患者實(shí)現直接用大腦控制機械肢體；第一個(gè)使肌肉萎縮性側索硬化癥患者直接通過(guò)意識控制聽(tīng)覺(jué)拼字器，恢復交流能力。據其官網(wǎng)介紹，目前全世界有34個(gè)人植入了腦機接口，其中31個(gè)人使用的是Blackrock的技術(shù)。
在針對腦機接口的科研上，我國也不落人后。去年全球首例非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功，該試驗在猴腦內實(shí)現了介入式腦機接口腦控機械臂，這對推動(dòng)腦科學(xué)領(lǐng)域研究具有重要意義。
從1924年作為腦機接口萌芽的腦電圖發(fā)明算起，腦機接口技術(shù)的發(fā)展已有近百年歷史。進(jìn)入21世紀后，這一技術(shù)逐漸進(jìn)入了發(fā)展的快車(chē)道，其應用也取得了引人矚目的成果。
據研究機構IMARC Group數據顯示，全球腦機接口的市場(chǎng)規模在2021年達到了15億美元，預計到2027年全球腦機接口市場(chǎng)規模將達到33億美元。國信證券則預計，腦機接口相關(guān)市場(chǎng)規模在2030-2040年期間可達700億-2000億美元。
腦機接口技術(shù)的發(fā)展將會(huì )對人類(lèi)生活產(chǎn)生深遠影響，未來(lái)充滿(mǎn)挑戰，更充滿(mǎn)希望。
參考來(lái)源：
1. https://neuralink.com/blog/first-clinical-trial-open-for-recruitment/
2. https://neuralink.com/applications/
3. https://www.businesswire.com/news/home/20210728005305/en/Synchron-Receives-Green-Light-From-FDA-to-Begin-Breakthrough-Trial-of-Implantable-Brain-Computer-Interface-in-US
4. https://finance.yahoo.com/news/elon-musk-says-neuralink-only-174506347.html
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