新華社北京5月6日電 南開大學(xué)日前宣布全球首例非人靈長類動(dòng)物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)在北京取得成功，這不僅標(biāo)志著中國腦機(jī)接口技術(shù)躋身國際領(lǐng)先行列，也有助推動(dòng)腦科學(xué)領(lǐng)域研究。什么是腦機(jī)接口技術(shù)?這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展到什么程度?未來腦機(jī)接口技術(shù)還可能給人類帶來怎樣的改變?
大腦被許多研究人員視為人體最復(fù)雜器官。大腦中，1000多億個(gè)神經(jīng)元形成100多萬億個(gè)神經(jīng)元連接，這讓“讀懂”大腦成為世界性難題。腦機(jī)接口技術(shù)就是一種在腦與外部設(shè)備之間建立通信和控制通道，用腦的生物電信號(hào)直接操控外部設(shè)備，或以外部刺激調(diào)控腦的活動(dòng)，從而增強(qiáng)、改善和延伸大腦功能的技術(shù)。據(jù)南開大學(xué)介紹，腦機(jī)接口技術(shù)可以將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制指令，從而幫助運(yùn)動(dòng)功能障礙患者，如腦卒中、漸凍癥等患者，與外部設(shè)備交互，提升生活質(zhì)量。
目前腦機(jī)接口主要有三種，包括侵入式腦機(jī)接口、非侵入式腦機(jī)接口和介入式腦機(jī)接口。其中介入式腦機(jī)接口是通過微創(chuàng)介入方式，將血管穿刺小口，通過類似心臟支架介入的微創(chuàng)手術(shù)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)連接。這種方式的創(chuàng)傷較侵入式腦機(jī)接口更小，信號(hào)質(zhì)量較非侵入式腦機(jī)接口更高。中國此次試驗(yàn)就是采取介入式腦機(jī)接口的方式。南開大學(xué)發(fā)布的信息顯示，研究團(tuán)隊(duì)讓介入式腦電傳感器通過猴頸靜脈，進(jìn)入矢狀竇，到達(dá)猴運(yùn)動(dòng)皮層腦區(qū)。在術(shù)后團(tuán)隊(duì)成功采集并識(shí)別到非人靈長類動(dòng)物介入式腦電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物對(duì)機(jī)械臂的主動(dòng)控制。
2019年，美國硅谷企業(yè)家埃隆·馬斯克創(chuàng)建的腦機(jī)交互技術(shù)公司“神經(jīng)連接”(Neuralink)公布其腦機(jī)接口新技術(shù)兩項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新：一是更好的傳輸介質(zhì)，即一種比頭發(fā)絲還細(xì)的柔軟聚合物“線”，其上布滿微小電極和傳感器;二是更安全的植入技術(shù)，即一臺(tái)神經(jīng)外科機(jī)器人每分鐘自動(dòng)將6根線(含192個(gè)電極)植入大腦并避開血管等組織，減輕大腦炎癥反應(yīng)。據(jù)英國《每日電訊報(bào)》網(wǎng)站2021年2月的報(bào)道，“神經(jīng)連接”公司把一塊微芯片植入了猴子的大腦，這樣它就能靠自己的意念玩電子游戲。這家公司稱，自己的目標(biāo)是最終治療大腦疾病，甚至允許人類與人工智能融合。“神經(jīng)連接”創(chuàng)始人之一弗利普·薩貝斯此前說：“對(duì)神經(jīng)科學(xué)家來說，往腦內(nèi)植入設(shè)備來讀取和寫入信息不是難以想象的事情。”
從當(dāng)前的發(fā)展來看，腦機(jī)接口技術(shù)突破，首先可能給醫(yī)療行業(yè)帶來助益。侵入式腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域已有一定程度的應(yīng)用，如用深腦刺激來緩解帕金森癥狀、用早期實(shí)驗(yàn)性芯片來恢復(fù)視覺、植入人工耳蝸恢復(fù)聽力等。
近年來，美國匹茲堡大學(xué)、加州理工學(xué)院等多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)已成功通過侵入式腦機(jī)接口，讓癱瘓病人用大腦直接控制機(jī)械手完成抓握、攪拌動(dòng)作，將腦電波直接轉(zhuǎn)化成文字和語音等。
在中國，除了南開大學(xué)公布的這次試驗(yàn)，浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)已在2020年開展了相關(guān)的臨床研究。據(jù)浙江大學(xué)介紹，借助腦機(jī)接口技術(shù)，當(dāng)時(shí)一名四肢完全癱瘓的72歲男性可以完全利用大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手，完成進(jìn)食、握手等動(dòng)作。
雖然取得進(jìn)展，但腦機(jī)接口技術(shù)本身仍有不少障礙要克服，這包括破解復(fù)雜腦電波的障礙、多學(xué)科聯(lián)動(dòng)的技術(shù)障礙等。此外，腦機(jī)接口技術(shù)的未來應(yīng)用也涉及法律、倫理和監(jiān)管問題。西班牙、美國、法國、阿根廷等都已開始研究這一問題，一些國家已推進(jìn)有針對(duì)性的相關(guān)立法。
一些專家已建議，在對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的管控上，發(fā)展初期可參照國際通行做法按醫(yī)療器械方法管理，同時(shí)禁止將腦機(jī)交互數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)傳輸，禁止遠(yuǎn)距離程控，最大化防止黑客入侵，預(yù)防潛在風(fēng)險(xiǎn)。
編輯：郭成
