我们都盼着脑洞大开，先来看看脑洞“打”开后会怎样

作者：黄海华 2020-11-08 06:01

还记得《黑客帝国》里的“脑机接口”技术吗？主人公借此可穿梭于虚拟世界。这到底是一项怎样的黑科技？11月7日，上海科普大讲坛邀请了华山医院神经外科陈亮教授、中科院上海微系统与信息技术研究所陶虎研究员，揭秘这项最前沿的科学技术。

【马斯克公司宣称的“无线充电”可能是一个“噱头”】

陶虎介绍，早在1970年，美国国防高级研究计划局开始探索脑机接口的潜力。1998年，第一个大脑植入接口产生了高质量的信号。2005年，科学家成功地让猴子利用大脑控制了机械臂。

陶虎研究员

近年来，各国的“脑计划”更是风起云涌。今年7月，国务院批复的中国脑计划包括了五大方向：脑认知、脑疾病、类脑与脑机智能、脑智发育和技术平台。就在上个月，美国脑计划2.0版本发布。从2018年11月起，美国宣布对14类高新技术进行“出口管制”，其中就包括脑机接口技术。Facebook、Google等商业巨头都在积极布局脑机接口领域。

脑机接口分为侵入式、部分侵入式和非侵入式，侵入式通常直接植入到大脑的灰质，因而所获取的神经信号质量比较高，但容易引发免疫反应和愈伤组织（疤），进而导致信号质量的衰退甚至消失。部分侵入式一般植入到颅腔内，但是位于灰质外。非侵入式是一个可以让人穿戴的设备，这样就避免了昂贵和危险的手术，但记录到信号的分辨率并不高。

全球排名前10的脑机接口公司，有7家来自美国，其中3家从事侵入式研究，已融资3亿美元，超过另外7家非侵入式脑机接口公司的总和。

“目前，马斯克创立的脑机接口公司Neuralink可以做到单片集成1024个神经元采集通道。如果未来能够同时记录10万个神经元，对于脑疾病会有一个很好的呈现。”在陶虎看来，Neuralink宣称的“无线充电”可能是一个“噱头”，因为无线充电过程中的发热现象，对于大脑这样一个对温度极其敏感的部位就是一个很难绕过的困难。

“我国缺乏原创脑机接口核心技术，在精度、在体稳定性方面远落后于美国，但近期亮点颇多。”陶虎介绍，今年1月，浙江大学将进口阵列电极植入到了72岁高位截瘫患者的大脑运动皮层，首次实现了患者用意念控制机械臂完成握手、饮水、进食等动作。

“神经外科手术精度可以达到1毫米，但术中脑功能定位精度只有5毫米。”陶虎说，目前神经外科术中脑功能定位对脑机接口需求巨大。这就需要解决三个问题：第一，高质量与低创伤难以兼得。第二，脑电极不可降解，需二次手术取出。第三，无法长期在体稳定工作。

陶虎认为，脑机接口在动物身上各类简单的功能验证都已实现，但具有很大的局限性，未来脑机接口取得进一步应用突破必然是通过人来实现。

【技术的问题和人的问题应同步解决】

马斯克为何要成立脑机接口公司？“人工智能发展得那么快，人的进化速度远远跟不上机器，他担心有一天人在机器面前会像一个宠物猫，需要靠卖萌活着。于是他反其道而行之，希望把机器植入到人脑，用机器的储存和计算能力来帮助人脑。” 陈亮说，对于马斯克的这一“天马行空”想法，人们不敢小觑。因为他之前提出的“火箭回收”和“星链计划”，同样乍一听“不可能”，结果都成为了现实。

陈亮教授

陈亮介绍，脑电是探索神经活动机制的一个很好的窗口，比如对于癫痫病人来说，如果能探测到大脑异常放电位置，就可以比较好地控制病情。

“假肢使用者经常有一种别扭的感觉，这个假肢不像是自己的。拿一个细小的东西时，需要不停地用眼睛去确认。这正是没有触觉反馈导致的，这就需要脑机接口技术形成一个闭环，既要有运动，也要有触觉的反馈。”陈亮认为，脑机结合是一个非常复杂的工程，需要神经学家、材料学家、数学家、微电子学家的合作，而外科医生几乎参与每一个过程。

对于“脑机接口”的未来愿景，陈亮引用了一个成语——如臂使指，希望这一技术能够像人们控制自己的手指一样灵活。

作为一名神经外科医生，陈亮强调了“无损害原则”，即不要给病人造成新的损伤。脑机接口技术也许可以解决某一个问题，但可能会产生新的“人”的问题，因此技术的问题和人的问题应该同步解决。