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△脑机接口植入示意图。 图片、资料来源:Neuralink官网 |
近年来,以马斯克为精神领袖的疯狂脑科学家们,决定操纵一台机器人,把硬币大小的植入物放进人类的大脑中,创造出一批记忆增强、灵魂永生、半人半机的超级人类,但这条路不好走。
目前,数千人正排队等候,希望能植入马斯克旗下脑机接口公司(Neuralink)的大脑植入物。
上述消息是传记作家阿什利?万斯上周刚刚发文透露的消息。今年早些时候,美国食品药品监督管理局批准了Neuralink对其设备进行人体试验,根据Neuralink10月4日回复的采访邮件,公司正在招募的患者疾病包括四肢瘫痪、截瘫、听力损失、大截肢和白内障。
在Neuralink官宣获准人体试验约10天后,9月27日上午,中国国内脑机接口研究工作组(以下简称“工作组”)也“官宣”成立,旨在应对技术进步带来的医疗器械监管新挑战,由中国信通院云计算与大数据研究所作为组长单位,成员单位包括国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心等。
蔡磊称不能治病
“没有时间参加试验”
Neuralink公司人体试验精确机器人植入脑机接口的目标,是寻找22岁及以上、渐冻症(因脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症)导致四肢瘫痪、且伤后至少一年未见好转的试验参与者,初步目的是让瘫痪人士仅用意念就能操作计算机光标或键盘。
得知Neuralink脑机接口进入人体试验的消息时,蔡磊很平静。虽然他因京东集团副总裁、连续创新创业者、电子发票第一人等的头衔在互联网行业闻名,但自2019年确诊后,他更多以“一名渐冻症抗争者”的身份出现在大众面前,并且为攻克渐冻症东奔西走,“脑机接口”不是他想要找的最佳答案。
今年9月23日,蔡磊告诉记者,自己的团队也在合作推进脑机接口项目,但目前脑机接口救不了命,只能增强交流,自己目前主要的时间是希望通过科研和药物研发等攻破疾病,“我个人目前没有时间参加试验”。
从马斯克公司脑机接口项目操作流程看,手术将由机器人“R1”操作植入物“N1”植入大脑区域。约15分钟植入完成后,“N1”内的芯片将用于记录大脑信号并将其无线传输到Neuralink的解码运动意图应用程序。应用程序解码大脑信号后,通过蓝牙连接来控制外部设备。患者则使用Neuralink应用程序并通过蓝牙连接来控制外部鼠标和键盘,从而去做自己想做的事。
从外观上看,植入物“N1”只有一枚硬币大小,内部小型电池可以通过一个袖珍的感应式充电器从外部无线充电。Neuralink官网介绍称:“完全可植入,在外观上看不见,可以让你随时随地控制电脑或移动设备。”
机器人“R1”的关键部分则在于头部和针状物,头部包含5个摄像系统的光学器件和传感器,以及光学元件;针状物比人的头发还细。Neuralink表示,“R1”能够可靠有效地将“N1”的细线准确插入需要的位置,而这靠人手是无法做到的。
对于马斯克公司这款亮相不到一年的脑机接口,业内评价一直很高。9月25日,从事脑机接口研究20年的清华大学医学院长聘教授高小榕对记者表示,Neuralink产品的两大特色是高通量和全植入,一方面,器件集成能做到“硬币级别”,无须像其他脑机接口设备一样在大脑上安装插头、接一根很长的电缆线,而是真正“一体化的设备”;另一方面,手术机器人大大提高了电极线插入到大脑的效率和准确率。
医疗行业资深投资人柳丹博士亦表示,柔性高密度电极和自动植入机器人,能大大降低外科医生手术难度,经过6~7年的前期研发和打磨、数亿美金的投入,Neuralink在植入式脑机接口全链条研发方面具有国际领先优势。
国内早有临床个案
可通过眼球操纵键盘打字
在熟悉脑机接口前沿应用的研究者看来,Neuralink申请人体试验的适应证选得“中规中矩”,在国内早有临床个例,如:2019年,在清华大学神经工程团队的脑机接口技术(非植入式脑机接口)支持下,渐冻症患者王甲通过眼球运动操纵键盘实现打字,与董卿一起“朗读”诗歌;2020年,浙江大学与浙大二院神经外科合作完成国内首例植入式脑机接口临床研究,帮助因车祸造成四肢完全瘫痪的患者,通过意念控制外部设备开展日常行为。
同类研究在国外也有很多。8月23日,Nature刊文报道了对渐冻症、中风失语患者进行的两项脑机接口研究,其中,由张复伦团队主导的加州大学旧金山分校研究显示,在脑机接口的辅助下,渐冻症失语患者能够以每分钟62个单词的速度交流,比之前的记录快了3.4倍,并且错误率低至9.1%,语言功能恢复疗效理想,为患者恢复快速沟通提供了可行的潜在方法。
近年来,脑机接口已成为渐冻症、中风、脊髓损伤等领域的研究热点。9月26日,复旦大学附属华山医院神经内科主任医师郁金泰对记者表示,在渐冻症患者的病情恶化过程中,他们经常会遇到言语和沟通障碍,脑机接口将大脑发出的神经信号转换为通过计算机或其他设备合成语音说出的文本或单词,通过大脑神经信号,可以帮助晚期渐冻症患者进行沟通。
我国渐冻症患者约5万人,这个罕见病患者群体经历着肌肉无力、萎缩,最终瘫痪,慢慢影响呼吸和吞咽功能,一般生存时间仅为3~5年。当记者希望通过蔻德罕见病中心联系患者时,遭遇了一次患者群体面对脑机接口的沉默。对于他们来说,脑机接口是一个太过新鲜、遥远和耗时的概念。蔻德的工作人员表示,“这个问题太新了,一般患者回答不上来。”
此外,郁金泰还告诉记者,目前脑机接口技术在国内的应用主要集中在科研领域,尚未应用于临床医疗实践。考虑到脑机接口的高成本,其医疗费用负担情况目前还无法确定,可能会给患者带来较高的负担。
脑机接口宛如一个潘多拉魔盒,在打开之前没有人知道它将给世界带来怎样的改变。但问题是,无论人类是否愿意打开它,现在还没有打磨出能够顺畅开启魔盒的钥匙,即便先锋如马斯克,在拿到人体试验通行证前也被美国食品药品监督管理局拒绝了两次。
如何在最大限度地利用大脑采集到更多的信号和最低限度地损伤大脑之间取得平衡,是脑机接口走向、通过临床的关键问题。
为国产脑机接口“解渴”
科技部投入超30亿元资金
高小榕告诉记者,中国部分科学家在21世纪初就对脑机接口展现出浓厚兴趣,并在国际大赛上崭露头角,但由于缺乏政策、资金支持,这些零散的研究始终没能实现点、线、面的突破,导致国内植入式脑机接口人体试验的起步比国际晚了将近10年。
2021年,中国科技部启动了2030“脑科学与类脑研究”计划,首轮项目国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币,从资金上为国产脑机接口“解渴”。中国脑计划整体规模有望达到百亿甚至千亿级。
此后,国内脑机接口发展走入快车道——目前,以“BrainCo强脑科技”(浙江强脑科技有限公司的脑科技平台)为代表的非侵入式脑机接口已有产品在美国落地;今年上半年,脑虎科技完成了对2岁拉布拉多犬“尼奥”和7岁恒河猴“悟空”的脑机接口电极植入手术,“尼奥”成功实现了运动解码,“悟空”通过意念成功进行了打游戏的实验。
从应用效果看,这些脑机接口的应用包括打字、写字、语言三大类。受限于目前的信号采集精度,主张将电极置于大脑外部的非侵入式脑机接口,基本只能实现前两项;而侵入式脑机接口已经可以做到让病人说话(马斯克本次开展的脑机接口人体试验并未开展语言部分)。因此,非侵入式脑机接口主攻消费场景,而侵入式脑机接口则聚焦于重大脑疾病、神经疾病的诊断和治疗。
高小榕认为,应该客观看待国内脑机接口的发展,一方面,中国论文数量位于国际前列,自2019年起就成为世界脑机接口大国;另一方面,在高科技尤其是在电子线路基础上,国内与国外仍存在大概5年的差距,需要团队尽力追赶。
“如果把脑机接口比作一幅拼图,前三块关键拼图依次是:脑信息采集、计算机科学及信号分析技术、神经科学。”高小榕表示,中外侵入式脑机接口的核心问题在于脑机接口是交叉学科,其研究需要神经科学、信息科学、机械工程和医学等多个学科的紧密合作,团队组建也需要“五福临门”:既需要做材料的,也要有做电极的,要有医生,还要有搞电子、搞AI系统设计的。
“脑机接口具有典型的系统工程特征,在信号探测、神经解码、操控应用等关键方面,国内国际都有很多大专家,但具备多学科知识储备,并且能真正资源整合的人不多,将难得,帅更难求。”专家表示,我国行政效率高,利用整合多学科资源力量,在开展有组织科研方面具有明显优势,因此,在未来很可能引领世界脑机接口领域发展。
综合新华社、央视财经、《每日经济新闻》报道