脑机接口会走多远

脑机接口的技术爆发期正在到来。

一项来自东南大学等机构的研究表明，科学家利用非侵入式的脑机接口，实现了用意念控制超材料，并将意念远程传输.该成果在《光：快讯》发表后，旋即引发关注。

　　意念控制是影视作品中经久不衰的经典场景。从中国武侠剧中的御剑飞行，到电影《阿丽塔》中人机融合极为普遍的未来世界，无不折射着人类对通过机器拓展能力边界的期待。

　　脑机接口技术让意念控制不再止于想象、科幻。据了解，作为生命科学和信息技术交叉融合的前沿颠覆性技术，脑机接口历经近50年发展，已经走过科学幻想和概念验证阶段，正逐渐通过临床研究应用于癫痫等脑部疾病治疗，以及让视障人士“重返”光明，让残障人士、瘫痪病人重新获得运动能力等。

　　脑机接口实现更多的科学想象，还有待技术的突破。但可以肯定的是，连接人脑与电脑的步伐正越来越快。

　　面对脑机接口这一充满未来感的研究，以及可能的人机共生时代，人们想要知道：脑机接口技术的应用边界在哪里？“打开”大脑后，我们是否会被外界控制？人类的大脑应该被“传输”吗？

　　幻想照进现实

　　脑机接口技术是一种在脑与外部设备之间建立通讯和控制通道，用脑的生物电信号直接操控外部设备，或以外部刺激调控脑的活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。

　　该技术探索始于20世纪70年代。近50年来，全球不少高校、研究机构、企业等纷纷布局脑机接口，从科学原理、技术优化、临床转化、商业应用等方面快速推进。

　　脑机接口之所以令众多研究者孜孜以求，在于它被认为既是神经修复最有效的工具，是目前解决瘫痪、中风、帕金森病等患者神经功能受损的有效手段，此外它还是全面解析认识大脑的核心关键技术，是国际脑科学最前沿研究的重要工具。

　　众所周知，大脑是人体最复杂的器官，也是理解自然和人类本身的“终极疆域”。大脑中，1000多亿个神经元形成100多万亿个神经元连接，让“读懂”大脑成为世界性难题。

　脑机接口的目的之一，即是读取，乃至“读懂”大脑信息。

　　据了解，脑机接口的技术流程主要分为采集和解读脑电波两步，解读脑电波是搭建脑机接口系统的关键环节。

　　受访专家表示，脑电波的解读过程非常繁琐，需要事先在脑信号与思维任务之间建立映射模型。脑机接口系统则利用映射模型，实时处理在线记录的脑电信号并将其转化为机器指令，从而控制外部设备。与此同时，大脑实时接收脑机接口的反馈结果。

　　在信号采集方面，根据脑电信号采集器件是否需要植入人脑，脑机接口可分为侵入式（植入人脑）和非侵入式（覆盖在头皮上）两类。

　　通常而言，侵入式脑机接口获取的信号质量较高，信号解读更为精准。21世纪以来，随着神经科学、计算科学、材料科学的进步，侵入式脑机接口技术成为全球研究的热点和难点。

　　近年，美国匹兹堡大学、加州理工学院等多个研究团队已成功通过侵入式脑机接口，让瘫痪病人用大脑直接控制机械手完成抓握、搅拌动作，将脑电波直接转化成文字和语音等。

　　国内的脑机接口研究也在医疗健康等领域取得一定成果。2020年，浙江大学团队完成我国首例侵入式脑机接口的临床转化研究，一名72岁的高位截瘫患者通过脑机接口控制机械臂，重获进食、握手等运动能力。

　　“每一个微小动作的背后，都是信号发送、传输和解码等一系列复杂的过程。”浙江大学医学院附属第二医院神经外科主任张建民说。

　　精度与安全：脑机接口的两难选择

　　脑机接口承载着患者功能康复、提升生活质量等的期望，但其技术本身仍有诸多需要完善之处。

　　张建民介绍，任何一项基础医学的最终目的都是为病人解决实际问题。脑机接口研究对偏瘫、失语患者的临床治疗和康复具有重要意义，但相关技术要真正应用到现实生活，还要克服一些技术瓶颈。比如如何解决植入电极后信号衰减、如何最大限度避免芯片植入对大脑的损伤等。

　　据了解，大脑植入电极后一段时间，电极会被胶质细胞包裹，监测到的神经元活动越来越少甚至消失。美国公开资料显示，脑机接口最常使用的电极是犹他电极，其植入脑部后的寿命大约在2～5年。此后，若要维持脑机接口功能，就要重新植入电极，这也意味着患者将经历再次手术的风险。

　　芯片植入对大脑的损伤同样不容小觑。侵入式脑机接口能深入采集神经信号，获取更多高质量脑电信号，但对人体有创伤、排异风险高，可能带来手术伤害和长期植入风险、设备生理排斥安全风险、信号传输或软件算法导致失误的风险等。