植入未来

文｜马 迪

脑机接口，未来可期。

最近一个月，潮流科技圈最火爆的话题莫过于脑机接口了。这股热潮源自于8月28日，人称“硅谷钢铁侠”的埃隆·马斯克主持的一场脑机交互项目发布会。在会上，他演示了这家名为Neuralink 的公司的最新研究成果，成功地用一己之力点燃了全世界对脑机接口的热情。

马斯克主要介绍了Nueralink 公司最新的“三件套”脑机接口设备。第一个就是脑内植入装置the Link。它宽23 毫米、厚8 毫米，顶部是芯片，上面连接64 根线，展开来有1024 个微丝电极（Neural Lace），能够读取脑电波等生理信号，但需要通过手术植入颅骨顶部。马斯克强调，人们可以把这个装置理解为一款可穿戴设备—它就像一块智能手表一样，还能通过蓝牙连接手机APP。

至于为什么接口装置的厚度是8 毫米？因为人的头盖骨厚度是10 毫米左右，正好可以将脑机接口内嵌到其中。这就引出了第二件新设备：全自动手术机器人。据马斯克的介绍，这台手术机器人可以非常精准地将脑机接口植入到人的头盖骨中，同时尽量避开血管，减少损伤。全程不到1 小时，无需全身麻醉，被植入者在医院休息半天即可出院，可以说是即来即走、堪比医美了。

第三个设备就是跟脑机接口配套的无线充电器。马斯克表示，被植入者每晚睡觉时可将无线充电器放到头皮附近，第二天醒来之时，被植入的脑机接口便会电量满满，满足一整天的用电需求。

为了体现“Link”芯片的有效性和安全性，Neuralink 选择了和人类在健康记忆等基因方面相似度较高的三只小猪来进行实地演示。其中一只从未被植入过脑机接口，第二只曾经植入过脑机接口（后来又被取下），第三只则是两个多月前被植入脑机接口一直佩戴至今。三只小猪都很活跃，在活动上看不出明显的区别，显示脑机接口并未对其带来什么副作用。

发布会上还通过显示屏直观展示了第三只小猪的脑电图。每当它闻到有味道的东西时，芯片直观地展示出嗅觉在大脑内活动所产生的信号；当小猪在跑步机上活动时，芯片可以“非常精确地预测主体所有四肢的位置”。在发布会的结尾，马斯克宣布Neuralink 即将开启人体试验，以解决各种脊柱和神经系统疾病，包括癫痫发作、瘫痪、脑损伤和抑郁症。

众所周知，脑是人类的神经中枢，几乎所有的高级神经活动都在这里完成。自从科学家发现了神经活动会释放出信号后，就一直试图破解这些信号以及将新的信号回输给大脑。这条“信号采集＞信息解码＞信息再编码＞回输”的链条，仿佛层层递进、难以破解的局中局，以至于人们始终徘徊于前两个阶段，无法逾越。

事实上，脑机接口的热潮从20 世纪70年代就已经开始了。1973年，加州大学洛杉矶分校的比达尔教授制作出第一台脑机接口，研究人员戴着像“头盔”一样沉重的脑电波接收器，通过意念操纵屏幕上的光标走完了一个迷宫。

显而易见，非侵入式最大的好处就是风险低，可以招募到很多真人作为实验对象。大量的实验让非侵入式脑机接口取得了很多成果，比如用意念遥控目标、操纵假肢甚至读取脑海中的文字信息。直到目前为止，非侵入式脑机接口仍然是这个领域的主流。

但是这种隔空读取的缺点也很明显，就是信噪比很低。非侵入式脑机接口测量的信号是大脑整体活动的结果，而我们的大脑天生就具有多任务性—人们可以很轻易地一心二用甚至多用，这就使得复杂的信号之间难以区分，因此在控制精度和效率上几乎难有新突破。

想解决这个问题，发展侵入式脑机接口才是未来—直接把电极埋到大脑皮层里，分区去测量大脑里面的信号，才能挖掘出更深层的信息。但之所以侵入式还不是主流，自然有他的难处。首先是实验难度太高，要把这么多尖尖的电极插到大脑里面，想想都让人头皮发麻；而传统的玻璃电极、铂电极和硅电极都很容易导致免疫排斥反应，只能小规模地在动物身上做实验，无法应用于人类。

破局的人终于在2015年出现。当时《自然·纳米科技》发表了一篇论文，公布了一种网状的导电聚合物新材料：它兼具纳米电极和半导体的性质，结构柔软，接近大脑组织，同时又非常纤细，能跟细胞良好兼容，免疫反应低。最重要的是这种材料具有流动性，可以通过针孔直接注入，大大减少了手术的复杂度。

Neuralink 此次就是利用了这种新型的柔性材料，取得了工程技术层面的一次突破：成功将探测大脑电活动的电极数量从“百”上升到了“千”这个级别，终于接近单神经元测量的尺寸了，而这种柔性材料还有很大的开发空间，可以说未来可期。

总体而言，脑机接口一定将成为划时代的发明，但现在还需要大量的技术攻关。马斯克的宣讲将脑机这个概念带入主流视野也是一件好事—至少会有更多的人愿意投身到这个领域的研究中。