美国企业家埃隆·马斯克和他的“三只小猪”日前在线直播展示了小猪大脑被植入脑机接口设备的情况。这场发布会主要展示了脑机接口技术在工程学上的新进展。但业内专家认为,人类要真正实现将脑机接口用于治疗脑部疾病,甚至用于记忆存储、意念控制,仍然有诸多难题需要破解。

这次最大突破是系统集成

在发布会上,马斯克展示了一个只有硬币大小的脑机接口设备,这款设备用于植入大脑中,建立大脑与外界的联系。据介绍,植入大脑的过程通过一台类似缝纫机的机器人就可以实现,手术可以在1小时之内用微创的方式完成。马斯克还用小猪展示了脑机接口的最新成果。当工作人员给小猪喂养食物并进行触碰时,通过脑机接口设备读取的小猪大脑信号显示其处于活跃状态。而通过进一步读取其脑电信号,可以预测小猪的运动步伐和模式。

华南理工大学脑机接口与脑信息处理研究中心主任李远清分析,相比过往的研究,马斯克这次展示的技术,说明其在大脑信号采集技术方面取得了很大进步;其创新点在于把过去很粗很硬的植入性电极做到了很小很软,并且一次性集成植入上千个电极,这种成果是突破性的。而在复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩看来,这次最重要的突破是脑机接口各项技术的系统集成。脑机接口涉及多学科领域,从电极、电子到神经科学。“但如何将这些技术集成整合在一起,一直是这个领域的挑战。而马斯克展示了一种可能,即通过产学研合作的模式推动从科学研究成果到产品应用的实现。”

治疗脑部疾病?还远着呢

马斯克称,脑机接口技术将能解决包括失眠、抑郁、健忘等在内的诸多脑部疾病问题。但专家认为,以目前的技术水平来看,这还是遥远的未来。

当前,国内外脑机接口研究领域均面临一些尚未突破的前沿问题,特别是脑科学和神经科学。此次马斯克演示猪的脑电信号和运动轨迹,在业内人士看来,这种信息“还比较宏观,功能单一”。“科学家对运动功能解码已经做了很多,但与大脑高级功能如情感、疼痛、记忆相关的解码更加复杂,人类还知之甚少。”王守岩说。

电子科技大学四川省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中说,脑机接口用于脑部疾病治疗,前提是把脑部疾病致病机制和机理搞清楚,这样才能破解大脑信号背后意义并有效干预。

此外,“读”信号难,但“写”信号更难。脑机接口是一个交互过程,不仅要读懂脑信号,还要能进行干预和治疗。专家分析,“读”和“写”背后涉及的神经解码和编码机制仍然是一个“黑箱”,还处在非常初级的阶段,积累很少。

诸多工程技术也需突破,比如植入材料的生物兼容性问题。此外,科研伦理也是一大挑战。

如何推进脑机接口技术发展

多位专家表示,作为一门新兴的、复杂的、多学科交叉技术,脑机接口技术应用领域广泛,未来前景令人期待。马斯克这次发布会相当于做了一次大范围的科普,各界应该抓住机遇,加速推进脑机接口技术的发展。

一方面,应该创造跨学科合作的氛围和平台。王守岩表示,目前科学界脑机接口领域各个团队容易各自为战,缺乏整合。应该搭建更好的沟通交流平台,把工程技术、神经生理、临床医学等多方面相关人才凝聚在一起,共同研究脑机接口前沿科学问题。另一方面,应该建立良好的产学研合作机制。“科学家解决一些理论和核心技术问题,而公司解决系统集成、共性关键技术等问题,这需要一些灵魂人物能把各方力量组织起来。”王守岩说。

尧德中表示,由于脑机接口需要长期投入,整个行业光靠科研资金和少数公司难以维持和推进,需要吸引更多社会资本加入,共同推动行业发展。

最后,还应该加快脑机接口科研伦理研究,出台规范性、指导性规章制度。美国据称已完成近万例侵入式脑机接口的临床手术。此次马斯克也宣布,“神经连接”公司已于今年7月获得美国食药管理局的“突破性设备”认定,目前正筹备首次人体植入实验,但尚待获批以及通过进一步安全测试。

解释

什么是脑机接口

脑机接口,就是在大脑与外部设备间创建全新信息交换通路,一方面将大脑信号转化为机器可识别的信号,实现对机器的有效控制;另一方面,将外部设备信号转化为大脑可识别信号,从外部对大脑进行直接干预。

早在20世纪20年代科学家发现脑电波后,对脑机接口的探索就已经开始。此后数十年,这项技术逐渐带来一些实用产品,比如为失聪者植入人工耳蜗可恢复听力。总体来看,脑机接口较为成熟的应用主要集中在神经康复和辅助医学领域,在重症医学领域的应用还十分有限。近年来,随着人工智能等技术的发展,脑机接口在多个领域开展了应用尝试,比如基于神经信号解码的机器翻译、意念控制机械臂、脑控电子游戏等。

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