從腦癱患者重獲交流到免開顱微創，腦機介面更安全了嗎？

腦機介面技術作為一項前沿而又酷炫的技術，一直備受矚目，近日，腦機介面技術取得了高價值進展，從大腦活動中解碼完整句子，使得癱瘓失語者可以交流，讓很多人看到了曙光。

該專案是Facebook 與加州大學舊金山分校聯合研究，研究員通過在一位失語十六年的癱瘓患者大腦中植入電極陣列，解碼從運動皮層傳送到聲道的大腦訊號，機器學習演算法自動識別出他腦中出現的單詞，實時在螢幕中轉換為句子，讓嚴重癱瘓的失語患者重獲交流能力，雖然只是簡單的語句交流，但讓患者們建立了與世界重新互動的希望。

近年來，腦機介面技術新的進展也越來越多.最近剛閉幕的世界人工智慧大會上，也有跟腦機介面相關的高價值進展專案，並且還獲得了世界人工智大會最高獎項SuperAILeader(卓越人工智慧引領獎)，其團隊來自中科院上海微系統所，展示的技術成果——免開顱微創植入式高通量柔性腦機介面，因為其在腦機介面技術的創新與突破性進展獲得殊榮。

腦機介面技術的快速發展算起來也走過了二十個年頭，從患有中風的病人被植入腦機介面控制其他裝置，到現在植入式腦機介面可以讓猴子打遊戲，讓腦幹受損患者意念控制喝水、交流等，在技術革新的路上，腦機介面技術的安全性似乎變得越來越有保障了。

此前的腦機介面醫學研究方案中，我們可以發現，試驗物件頭上需要頂著一個盒子，還得連著線，極大地限制了受試者的活動以及安全。而腦機介面近兩年的革新幾乎都是朝著簡化裝置，減少侵入式的創口以及無線傳輸資料訊號的方向進行。

微創、無創腦機介面技術並駕齊驅

腦機介面工作的方式是通過電極元器件進行訊號的採集，PC對訊號進行解碼、編碼處理等，最後反饋給大腦的過程，技術的實現主要有兩種方案，分別為非侵入式方案與侵入式方案，他們之間最大的區別是，是否對大腦採用有創口的手術方式獲取神經元資訊。

傳統的侵入式方案，將成千上萬的電極插入到大腦中獲取神經訊號，因為需要進行開顱手術，會對大腦造成損傷;侵入大腦的元器件長期在腦內安置，其安全性以及效能方面也會大打折扣，這也一直是侵入式腦機介面方案最大的缺點。因為其安全性以及倫理方面的限制，侵入式腦機介面系統在動物上應用較多，相關人體研究目前僅限於神經系統損傷和疾病患者等臨床特殊患者群體。

而此次世界人工智慧大會上公開的免開顱微創植入式高通量柔性腦機介面技術有望打破侵入式方案的桎梏，提高植入的安全性。中科院上海微系統所的方案是通過免開顱方式進行微創植入電極，植入尺度小於輸液針孔口徑。

團隊獨創的蠶絲蛋白包裹電極的技術可以把柔性的電極暫時硬化，這樣只需要開一個很小的孔，類似做鍼灸一樣將包裹後的電極直接放入腦袋裡，而它到了腦後又會逐漸變軟，留在大腦內部的神經電極就可以把實驗體的腦電波傳入電腦，後期可進行解碼與人工智慧預測。

柔性讓“腦機介面”更加接近臨床轉化，技術人員有個很巧妙的比喻，可以很好地理解柔性電極的功效，如果把大腦比作豆腐，柔性“腦機介面”就彷彿把一根蠶絲插入到一塊豆腐中，它可隨著豆腐一同晃動，不會對豆腐造成傷害。

柔性電極化極大地提高了侵入元器件的安全性，並且柔性的方案很好地固化了電極，其無創的方式降低了腦損傷的傷害，目前，該系統已應用於鼠、兔、猴等多種動物模型，並能夠實現術後急性訊號採集和長達8個月的穩定神經訊號跟蹤，對後續的臨床試驗有很大的裨益。

馬斯克的Neuralink最新方案中，對安全效能也做了很大的革新，相較於之前的方案，最新的技術讓開顱的尺寸縮小到硬幣大小，減少了對腦部組織的創傷，使得開顱手術較以往變得完全了許多。

關於有創傷的手術操作方面，因為大腦的精細與複雜性，手術的過程不得出現任何閃失，Neuralink還研製了一種植入機器人。這臺機器人能自動避開血管等大腦關鍵精細的部位，把比頭髮還要細的微小電極和感測器植入到大腦深處。

有創的侵入式方案，一般都是神經系統受損嚴重的患者選擇，以治療為目的，風險和收益比較而言，有時候是值得冒險一試。但是這個冒險的前提是侵入式方案儘可能的安全，對大腦的損傷少一些。

裝置的簡化以及安全性必須要求苛刻，不能讓患者陷入病沒治好，還把腦子給戳壞了的處境。傳統的侵入式腦機介面需要通過開顱手術來實現，由於此種方式侵入性太大，使用者面臨的風險是極高的。最新技術的革新趨勢讓腦機介面侵入式方案的安全性大大提高了。相比傳統開顱手術，這種方法對大腦的損傷更小，風險也降低。如果未來有更創新的植入技術，可能還會繼續降低各種創傷風險。

道阻且長，腦機介面的安全“地的雷”

雖然微創與無創的方案提高了腦損傷事故的安全性，但是我們知道侵入的方案歸根結底還是將大量的電極預埋到大腦裡，還是有安全的風險存在。

技術的發展讓腦機介面看起來減少了危險，但並沒有完全遠離危險，微創的電極還是會入侵大腦，對人的身心帶來危害。風險包括針對人腦的手術創傷、出血、感染等。長期安置在大腦中，元器件的功能作用會產生弱化的問題，訊號失真，訊號傳輸有誤等，而弱化的功能可能會導致腦機介面系統的操作失誤，增加許多難以預料的風險。

相比侵入式腦機介面技術，非侵入式腦機介面技術是企業和健康人士更青睞的方式，但其技術方面也存在一些安全問題，不容忽視。

在訊號的傳輸與分析階段，腦電訊號存在干擾以及被誤讀的風險。由於顱骨對神經訊號存在阻擋，目前非侵入式腦機介面裝置難以獲得持續穩定的腦電訊號，特別是在一些需要高精度操作的腦控場景下，例如控制輪椅、駕駛汽車等，如果因腦電訊號誤讀造成操作失誤，造成的後果就非常嚴重。

再者就是佩戴電極帽也有一些安全風險，人在使用電極帽之後可能會有頭疼、發熱和視覺模糊等狀況，如果是長時間佩戴的話，也有電磁波輻射的損傷，長期使用會使人腦發生不可逆的改變，帶來未知的負面影響。

技術的創新伴隨著潛在的和未知的風險，因為腦機介面技術涉及到人類最重要最精密最複雜的器官——大腦，所以其迭代發展的過程中風險一定需要考慮及重視，並且在所有的風險中應該首先關注技術本身的安全性，特別是當可能涉及到嚴重的危險時，必須將安全置於最高的地位。

無論是哪種技術方案，腦機介面的安全“地的雷”問題還是很多，整體來說，雖然微創的技術減少了腦損傷的部分安全隱患問題，向著安全的方向靠近了一些，但是腦機介面技術畢竟在發展的初始階段，整體的安全性進度條還在初步階段，談論腦機介面技術已經變得安全了有些誇張，只能說是向著安全的方向在進化中，不過，有變化總是好的事情。隨著資金、人才的大量湧入帶來技術的革新，腦機介面技術的風險和成本會逐漸降低，向著大頻寬、便攜化、可穿戴化方向發展。

行將終至，腦機介面的漫漫征途

創新推廣的新技術只能排除部分的安全風險，但是技術的發展也不能因為困難因噎廢食，腦機介面的科學願景和錢景還是很有吸引力，其應用覆蓋的領域較為廣泛，在醫療、教育、娛樂、軍事等，尤其是在醫療領域中，除了治療腦幹受損的患者外，原則上也可以治療重度抑鬱症、自閉症、腦癲癇、阿爾茲海默症、帕金森綜合徵等目前難解的神經疾病。

廣闊的商業化前景吸引了資本的注意，有關腦機介面的融資事件不少。公開資料顯示，2018年以來國內腦機介面行業融資不斷增多，如專注腦控康復技術的臻泰智慧2019年9月獲得聯想創投獨家投資的數百萬天使輪融資，聚焦腦機介面系統相關裝置研發的博瑞康在2021年3月獲得紅杉中國領投的上億元B輪融資，NeuraMatrix獲得由經緯中國數百萬美元Pre-A輪融資，腦陸科技在2020年12月獲得1億元A輪融資。

雖然腦機介面技術吸金，但是其技術整體來說還是屬於發展的初期階段，商業化落地的話路徑蹣跚，目前主要還是在醫療領域發力，比如康復訓練已經進入了臨床試驗的階段。腦機介面技術還遠未成風口，談競爭似乎也是有點牽強了。

腦機介面產業領域的發展還是以學術界研究機構領頭，他們的科研實力較強，巨頭企業或者是牽手合作，或者是收購等方式，進行早期的佈局。Facebook通過收購腦機介面(BCI)創企CTRL-Labas，開發一種可以與其他裝置直接連線的外設。馬斯克家的Neuralink主要是從侵入式方面進行探索。

國內的玩家比如博睿康、腦陸科技等，大都從非侵入方面的裝置層面進行切入，阿里與NeuraMatrix公司牽手合作，共同探索未來的腦機介面應用淘寶意念購。整體來說行業內主要研究的方向還是以非侵入式腦機介面為主，落地的應用在醫療領域。

對於大腦的物理結構層面的研究，人類幾乎已經走完了觀乎其外、入乎其內的過程，但是馭乎其外的境界還遠沒有達到。對於大腦中各個分割槽以及功能物理結構等人類已經有了很好的理解，但是大腦擁有上百億個神經元，他們之間怎麼通過連線、傳遞訊號完成資訊的處理，中間的過程是黑盒子。

對映到腦機介面技術中，充當神經元的電極數量遠遠小於大腦的神經元，再加上本身技術層面的訊號頻寬與失真以及安全性的桎梏因素等，目前的腦機介面技術還是隻能實現一些不太複雜的腦電訊號的讀取和轉換。

要想實現更為複雜的互動和功能，像電影《黑客帝國》或者是《攻殼機動隊》中所想即所得，通過“下載”能夠熟練地掌握新知識、新技能，需要很漫長的路要走。

道阻且長，行將終至，腦機介面技術是人機互動、人人互動的終極形態，但是發展到這一步還需要時間的打磨，很多人擔心腦機介面技術會開啟潘多拉的盒子，但是正如《超體》電影的臺詞所述，帶來混沌的是無知而不是知識與技術，未來腦機介面技術是對人腦的增強而不是控制與干預，是促進人類互動的蓬勃發展的工具，去更好地理解自然、宇宙。