還記得《黑客帝國》裏的“腦機接口”技術嗎？主人公藉此可穿梭於虛擬世界。這到底是一項怎樣的黑科技？11月7日，上海科普大講壇邀請了華山醫院神經外科陳亮教授、中科院上海微系統與信息技術研究所陶虎研究員，揭秘這項最前沿的科學技術。
【馬斯克公司宣稱的“無線充電”可能是一個“噱頭”】
陶虎介紹，早在1970年，美國國防高級研究計劃局開始探索腦機接口的潛力。1998年，第一個大腦植入接口產生了高質量的信號。2005年，科學家成功地讓猴子利用大腦控制了機械臂。
陶虎研究員
近年來，各國的“腦計劃”更是風起雲湧。今年7月，國務院批覆的中國腦計劃包括了五大方向：腦認知、腦疾病、類腦與腦機智能、腦智發育和技術平台。就在上個月，美國腦計劃2.0版本發佈。從2018年11月起，美國宣佈對14類高新技術進行“出口管制”，其中就包括腦機接口技術。Facebook、Google等商業巨頭都在積極佈局腦機接口領域。
腦機接口分為侵入式、部分侵入式和非侵入式，侵入式通常直接植入到大腦的灰質，因而所獲取的神經信號質量比較高，但容易引發免疫反應和愈傷組織（疤），進而導致信號質量的衰退甚至消失。部分侵入式一般植入到顱腔內，但是位於灰質外。非侵入式是一個可以讓人穿戴的設備，這樣就避免了昂貴和危險的手術，但記錄到信號的分辨率並不高。
全球排名前10的腦機接口公司，有7家來自美國，其中3家從事侵入式研究，已融資3億美元，超過另外7家非侵入式腦機接口公司的總和。
“目前，馬斯克創立的腦機接口公司Neuralink可以做到單片集成1024個神經元採集通道。如果未來能夠同時記錄10萬個神經元，對於腦疾病會有一個很好的呈現。”在陶虎看來，Neuralink宣稱的“無線充電”可能是一個“噱頭”，因為無線充電過程中的發熱現象，對於大腦這樣一個對温度極其敏感的部位就是一個很難繞過的困難。
“我國缺乏原創腦機接口核心技術，在精度、在體穩定性方面遠落後於美國，但近期亮點頗多。”陶虎介紹，今年1月，浙江大學將進口陣列電極植入到了72歲高位截癱患者的大腦運動皮層，首次實現了患者用意念控制機械臂完成握手、飲水、進食等動作。
“神經外科手術精度可以達到1毫米，但術中腦功能定位精度只有5毫米。”陶虎説，目前神經外科術中腦功能定位對腦機接口需求巨大。這就需要解決三個問題：第一，高質量與低創傷難以兼得。第二，腦電極不可降解，需二次手術取出。第三，無法長期在體穩定工作。
陶虎認為，腦機接口在動物身上各類簡單的功能驗證都已實現，但具有很大的侷限性，未來腦機接口取得進一步應用突破必然是通過人來實現。
【技術的問題和人的問題應同步解決】
馬斯克為何要成立腦機接口公司？“人工智能發展得那麼快，人的進化速度遠遠跟不上機器，他擔心有一天人在機器面前會像一個寵物貓，需要靠賣萌活着。於是他反其道而行之，希望把機器植入到人腦，用機器的儲存和計算能力來幫助人腦。” 陳亮説，對於馬斯克的這一“天馬行空”想法，人們不敢小覷。因為他之前提出的“火箭回收”和“星鏈計劃”，同樣乍一聽“不可能”，結果都成為了現實。
陳亮教授
陳亮介紹，腦電是探索神經活動機制的一個很好的窗口，比如對於癲癇病人來説，如果能探測到大腦異常放電位置，就可以比較好地控制病情。
“假肢使用者經常有一種彆扭的感覺，這個假肢不像是自己的。拿一個細小的東西時，需要不停地用眼睛去確認。這正是沒有觸覺反饋導致的，這就需要腦機接口技術形成一個閉環，既要有運動，也要有觸覺的反饋。”陳亮認為，腦機結合是一個非常複雜的工程，需要神經學家、材料學家、數學家、微電子學家的合作，而外科醫生幾乎參與每一個過程。
對於“腦機接口”的未來願景，陳亮引用了一個成語——如臂使指，希望這一技術能夠像人們控制自己的手指一樣靈活。
作為一名神經外科醫生，陳亮強調了“無損害原則”，即不要給病人造成新的損傷。腦機接口技術也許可以解決某一個問題，但可能會產生新的“人”的問題，因此技術的問題和人的問題應該同步解決。
欄目主編：黃海華 文字編輯：黃海華 題圖來源：圖蟲創意 圖片編輯：笪曦
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