脑机接口能创造“超人”吗？

当地时间1月29日，美国脑机接口公司Neuralink创始人埃隆·马斯克在社交媒体X上发帖称，公司团队在前一日进行了脑机接口设备的首例人体移植，移植者目前恢复良好。马斯克称，初步检测到的移植者大脑神经元活动信号“很有前景”，除此之外没有提及其他技术细节。美国有线电视新闻网在30日的报道中称，马斯克的声明或可以视作脑机接口技术从实验室引入现实世界的一个重要里程碑。

就在马斯克发布消息约8小时后，1月30日，清华大学官网发布消息，其医学生物医学工程学院脑机接口研究团队与北京市宣武医院联合，成功进行了全球首例无线微创脑机接口临床试验。该案例中的植入者为脊髓损伤患者，其经过3个月的居家康复训练后，已经实现了自主喝水等脑控功能，抓握准确率超过90%。

复旦大学附属华山医院神经外科主任医师、中国神经科学学会脑机接口与交互分委会副主任吴劲松对记者表示，脑机接口技术最重要的应用场景是高位截瘫等特定疾病患者的临床治疗，能够帮助找回这些患者的部分生活能力。目前，对于脑部信号的解读多在运动神经方面，语言等高级功能的解读还很困难。至于科幻小说中提到的人机共脑超人、意识上传和永生等命题，不是脑机接口技术研发的初衷，也很难实现。

让身体部位不再“失联”

Neuralink官网显示，当前的研究成果属于该公司正在进行的一项为期6年的临床研究，旨在让人通过意念控制光标或键盘，同时评估植入式脑机接口设备和外科手术机器人的安全性。该研究从去年9月开始公开招募临床受试者。理论上，受试者在植入设备后，只需通过意念就能控制手机、电脑，并通过它们进行一系列的肢体控制与活动。因脊髓损伤、“渐冻症”等原因失去四肢功能的人群，将是脑机接口设备的首批使用者。

脑机接口技术不是新生事物。早在1929年，德国精神病学家汉斯·贝格尔实现了对人脑电信号的无创记录，这被认为是脑机接口的生理学发端。1991年，美国研究者成功开发了第一个基于脑电信号的脑机接口。此时的技术仅能实现简单的指令控制，难以实现复杂的交互操作。21世纪以来，无线脑机接口出现，使得人类可以直接通过脑波来控制电子设备。2012年，加拿大研究团队首次通过脑机接口帮助残疾人实现了对机器人的控制。2014年，巴西世界杯开幕式上，一位脊髓受损导致下肢完全瘫痪的少年，通过美国杜克大学团队研发的脑控外骨骼技术，在科林蒂安体育场成功“开球”，使得脑机接口彻底“出圈”。

美国匹兹堡大学神经生物学教授安德鲁·施瓦茨告诉记者，这一发展历程体现了脑机接口技术的两大关键节点：一是获取大脑信号，二是将信号转换为命令。二者是大脑在不借助神经系统的情况下直接与外部世界互动的基础。施瓦茨介绍，脑机接口设备可以被简单理解为一种信号转换器，本质是脑电信号提取和输入装置。与简单的信号转换器不同的是，大多数脑机接口的使用效果会随着训练而改善，这与神经可塑性有关，有点像大脑在学习使用新的视频游戏控制器，会越来越熟练。这也是脑机接口值得研究的原因之一。

脑机接口的实现方式分为非侵入式、侵入式与半侵入式。非侵入式无须手术，只需将采集脑电信号的电极附着在头皮上。半侵入式则将电极手术植入颅腔内，距离神经元更近但不直接接触神经元细胞。侵入式则能使电极与神经元近距离接触，可以获得更高质量的神经信号，但手术有风险，且成本较高。吴劲松认为，非侵入式提取的是局部信号，相当于神经元活动的平均值，虽然风险小但精度较低，可实现功能不多。

根据Neuralink的操作流程，其脑机接口需要向患者脑部植入一个硬币大小的设备，因此属于侵入式脑机接口。植入过程由手术机器人完成，持续约15分钟。植入物的芯片将记录到的脑电信号无线传输到解码运动意图的应用程序上，从而使患者能够通过蓝牙连接控制外部鼠标和键盘等设备。Neuralink官网称，该植入物“外观不可见”，使用了生物相容性外壳、袖珍感应电池、芯片等电子器件，以及1024个柔性电极，可同步采集和处理的数据通道数量为3072。前述清华大学团队所采用的是半侵入式技术，硬质电极存在于大脑皮层与颅骨之间。其优势在于没有神经细胞损伤的风险，并且使用无线供电和通信，无需电池。

荷兰马斯特里赫特大学心理健康和神经科学学院助理教授克里斯蒂安·赫夫在给记者的回复中称，马斯克团队此次突破主要体现了其优秀的工程能力和行业领先优势，其首次实现了设备的无线全封闭人脑植入，并将信号的理论精度提升到了单神经元水平。经典解剖学把大脑看作无数个由神经元细胞组成的功能区块，就像马赛克拼图，植入设备则以非常高的频率去测量区块上的神经放电。Neuralink的大量柔性电极可以跟单个神经元建立电信号联系，这些比头发丝还细的电极会随大脑浮动，极大降低机械损伤的风险。吴劲松称，Neuralink的硬件集成工艺优秀，能把设备做得足够小、功率足够低，从而不产生高能耗和局部发热，防止设备很快失去功能。在工程技术和产品工艺上，国内团队还存在可观的差距。

“过于精细也不一定是好事。”吴劲松表示，神经编码的分辨率达到什么尺度才最高效，是一个悬而未决的科学问题。理论上精度越高，信号编解码的效率也越高，但过于精细会造成计算量大，设备效率随之降低。人的神经系统决策本身有效率优势，很多时候人甚至不需要逻辑思维，凭直觉就做出反馈，这类过程不是提高精度就能模拟的，还需同步提高算力。目前算力没有跟上，因此，精度和效率还存在一个待探索的平衡点。

CNN在1月30日的报道中称，Neuralink的进展是一个行业风向标，展示了脑机接口的临床能力，推动了临床应用。吴劲松指出，目前脑机接口技术最重要的临床意义是解决了高位截瘫病人的意念控制问题，无论通过操纵外部设备、机械外骨骼还是直接向四肢发送信号，都能使原本“失联”的部位重新听命于自己。这种治疗逻辑是完全由这项技术带来的，是从0到1的突破。

脑机接口不造“超人”

与Neuralink的全方位技术突破不同，国内脑机接口企业在不同层面分别寻求突破。安全性方面，2022年上海脑虎科技有限公司获得超9700万元融资，开发了基于蚕丝材料的柔性电极，组织相容性和安全性超过同类产品。当前，该柔性脑机接口系统已经获得药监局临床审批，正处于征召志愿者阶段，主要针对渐冻症和高位截瘫群体。采集通道数方面，武汉衷华脑机融合科技发展有限公司开发了植入式脑机接口系统，最大通道数可达65536，是Neuralink产品的20倍。

吴劲松认为，目前，脑机接口技术突破大多在工艺方面，对于脑信号编解码背后的科学原理还缺乏更深刻的了解。关于身体运动的信号解码比较容易，但语言这类功能会更复杂，编解码工作非常困难。至于记忆或者意识，其本质是不是电信号尚未确定，在不清楚本质的情况下所谓的上传或者意识永生也无从谈起。他举例称，人类的很多情绪反应并不基于电信号，而是基于多巴胺等化学物质在神经细胞之间的传递，这种信号的模拟还未起步。

施瓦茨称，编码比解码更难，想要用人工感受去模拟自然感受尚不现实。未来我们可能会看到带有更多电极的植入物，以及更好的编解码算法，这些将使运动和设备交互更加流畅。诸如记忆存储或信息查找之类的科幻应用至少在几十年内不会出现。目前，要解决的技术问题主要是手术成本和侵入性风险。而在临床推进上，最大的阻力来自伦理考量。赫夫认为，在问题实际出现前尽早解决道德伦理问题至关重要。当植入公司倒闭时，患者的权益如何保证？施瓦茨表示，随着技术发展伦理问题将会增加，自主性和罪责是重要的关注点。假设有脑机接口的人造成损害或犯罪，那么罪责方是算法、脑机接口公司还是植入者本人？

今年1月，工业和信息化部、科技部等7部门联合印发了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》。该意见围绕脑机接口、量子信息等专业领域，提出制定专项政策文件、形成完备的未来产业政策体系的必要性。去年10月，科技部等10部门印发的《科技伦理审查办法》指出，包括脑机接口在内的七项人体实验技术需进行严格的伦理审查，在临床单位的伦理委员会审核后还须上报国家卫健委。吴劲松表示，伦理审核需组织专家团队，除了从事脑机接口领域的专家，还包括法律界、教育界、患者代表、伦理学家、临床医生等社会各界人士。吴劲松透露，伦理建设是当务之急，目前中国神经科学学会脑机接口与交互分委会正在组织国内专家对相关技术伦理问题进行探讨，希望尽快形成共识和指南。

1月30日，马斯克在社交媒体X上发布的另一篇帖子中称，Neuralink的第一款脑机接口产品将被命名为“心灵感应”。施瓦茨表示，这种略带科幻感的名字容易形成不必要的炒作。Neuralink并不是向人类大脑植入芯片的第一人。2015年，美国加州理工学院团队首次在一位四肢瘫痪的病人大脑中植入芯片，用于临床治疗，使其成功操纵机械手喝啤酒。Neuralink的出众之处在于其承诺以低廉的成本推广和改进这项技术，但这“并不是什么新鲜事”。施瓦茨认为，真正重要的是脑机接口可以提供多少功能。目前来看，该技术仅适用于患有神经缺陷的人，对于身体健全的人来说没有任何优势。赫夫提醒，虽然Neuralink在解码瘫痪患者的运动信号方面取得了显著成果，但把所谓的心灵感应理解为读心术或是制造“超人”，则属于断章取义。

“脑机接口技术不是制造超人。”施瓦茨表示，目前科学界已知的最好的脑机接口装置仍然是我们自己的身体。