“意念”操縱萬物還有多遠？中美腦機接口研究團隊相繼取得重大突破｜科技觀察

封面新聞記者 馬曉玉

中美科研團隊相繼在腦機接口研究上取得的重大突破引發外界強烈關注，人們彷彿已經能看到未來用“意念”操縱萬物的魔幻場面。

不久前，馬斯克宣布首個植入Neuralink腦機接口的患者已經完全康復，患者只需思考就可以在屏幕上移動鼠標。幾乎是在同一時間，北京天壇醫院也發布好消息，該院神經外科賈旺教授團隊聯合清華大學洪波教授團隊，利用微創腦機接口技術首次成功幫助高位截癱患者實現意念控制光標移動，這意味着我國在腦機接口領域取得新突破。

無線微創植入腦機接口NEO系統及其體內機。圖據清華大學官網

截癱患者通過腦機接口控制光標

據悉，本次成功利用微創腦機接口技術進行治療的患者是一名35歲的青年男性，5年前因意外事故導致頸椎高位截癱，完全失去自理能力。

去年12月19日，由賈旺團隊為患者成功實施微創無線腦機接口植入手術，將一種名為NEO的微型腦機接口處理器植入患者顱骨中，並成功採集到腦膜外的感覺運動腦區神經信號。術後第10天患者順利出院。

賈旺介紹，經過近兩個月康復訓練，患者不但可通過意念活動驅動氣動手套抓握水瓶，還可控制電腦屏幕上的光標移動。“紅球‘追’上藍球，看似簡單的動作意味着患者與科技電子產品通過腦機接口實現交互。”賈旺說，能實現這樣的功能，得益於電極的精準定位植入以及神經電生理信號的高效傳輸和準確解碼。

洪波表示，目前團隊正不斷優化腦機接口解碼算法，計劃幫助患者實現通過意念活動控制電子書翻頁、光標點擊確認等，增強患者與電子設備的交互能力。“微創無線腦機接口的成功植入及意念控制光標的實現，有望為高位截癱、肌萎縮側索硬化等神經功能障礙患者提供全新的康復治療方向，為患者恢復生理功能、回歸社會帶來新的希望。”

在患者聚精會神注視下，一個紅色小球向著屏幕另一端的藍色小球緩慢移動。圖據北京天壇醫院官方

同樣是意念控制

實現原理有哪些不同？

目前，腦機接口技術按照其是否需要侵入大腦組織以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類，中美科研團隊的不同正是體現在侵入程度上。

洪波曾借用“屋子”來闡釋這些技術路徑的不同：假設人類的大腦是一間屋子，屋中坐了幾十個人，每個人都相當於一個腦細胞，全侵入式方案就相當於在每個人面前都放一個麥克風，此時信號採集的效果是最好的。“馬斯克Neuralink公司採用的就是這種腦機方案，在硬腦膜內放入成百上千個電極採集腦細胞信號。”洪波說。

據了解，Neuralink公司的腦機接口技術，旨在將人類大腦與計算機直接連接，通過微型電極陣列植入大腦皮層，實現對神經信號的記錄和解讀，從而讓人類可以直接通過意念與計算機進行交互。通俗來講，就是先在頭上打一個洞，將電極棒植入患者大腦內，通過釋放生物電的方式刺激患者大腦不同區域的活動，從而達到利用“外力”控制患者大腦，讓患者可以在接收到外界信號以後做出相應的反饋。

與Neuralink腦機接口不同，無線微創植入腦機接口NEO把電極放在大腦硬膜外，通過長期動物試驗研製，不會破壞神經組織，且採用了近場無線供電和傳輸信號，體內無需電池。也就無需將設備插入患者大腦，而只需要放置一枚硬幣大小的“體內機”。洪波表示，“這就是一種折中的半侵入式方案，相當於在屋外放一個麥克風，這時信號採集相對較弱，但對人體組織的安全性更高。”

儘管兩個科研團隊在植入電極的位置、信號處理算法等方面有所不同，使用的技術手段卻基本是類似的，“兩個團隊都通過植入微型電極到患者的大腦中，捕獲大腦活動，並將其轉換成計算機能夠理解的信號，最終實現意念控制。”電子科技大學生命科學與技術學院董立副研究員表示。

Neuralink腦機接口技術下，患者通過意念控制計算機鼠標移動。圖源網絡

“意念”操縱萬物還遠嗎？

在兩方科學家的努力下，意念操縱的雛形已然可見，那我們離“意念”操縱萬物，實現規模化應用還遠嗎？董立認為，“雖然腦機接口技術的可行性得到了成功的證明，但要將其應用到更廣泛的人群中，需要解決一些技術上的挑戰。”

不得不承認的是，當下的腦機接口技術仍不夠成熟，對於腦信號的高精度解碼還需要投入大量的人力、物力、財力，“首先在BCI（腦機接口技術）研究着力點準確把握的基礎上，目標人群的真實需求必須理清；另外，植入式腦機接口還需要面對植入物的安全性和長期穩定性，以及從大腦信號到設備操作之間的準確性和可靠性問題。我們目前主要致力於無創BCI的研究，去避免植入式接口可能帶來的手術風險和複雜度，探究更安全、便捷的一個發展方向；從社會層面上來講，倫理和隱私問題、社會接受度等也是腦機接口技術應用所面臨的挑戰。”董立說。

當然，腦機接口技術在未來的發展方向還是相當廣泛的。董立認為，努力提高技術的精確度和可靠性是首當其衝的追求。同時還要讓設備變得更輕便、更易攜帶，把多種感知和操控方式結合起來，比如視覺、聽覺和觸覺，以實現更豐富的交互體驗和功能。未來腦機接口的應用領域也可能會不斷拓寬到醫療健康、娛樂、智能家居、軍事等其他領域。

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