圖片說明1：無線微創植入腦機介面NEO系統及其體內機的設計合成圖（清華大學供圖）
圖片說明2：美國“神經連線”公司直播中展示的腦機裝置植入步驟。該侵入式方案與清華團隊的微創方案有很大不同。
本報記者 樊 巍
清華大學近日釋出訊息，該校醫學院科研團隊於1月底召開無線微創植入腦機介面（以下簡稱NEO）臨床試驗階段總結會，宣佈該團隊與北京宣武醫院科研團隊於2023年10月開展的全球首次NEO試驗取得成功。此次官宣正值馬斯克宣佈旗下公司完成全球首例腦機介面裝置人體移植之際，中美科研團隊接連取得重大突破引發外界強烈關注。中方團隊腦機介面技術路徑與美方有何不同？相關技術何時能得到成熟應用？清華團隊相關技術負責人近日在接受《環球時報》記者採訪時描繪了現實，也展望了遠景。
“在安全性和效能間尋求平衡”
“我們的NEO技術突破並不是短時間內突然實現的，我們為此已經奮鬥了十餘年，走了很長的路才完成從科學想法到工程實現，最終步入臨床試驗的過程。”帶領團隊開展該項研究的清華大學醫學院教授洪波近日在接受《環球時報》記者採訪時表示，準確來說，其團隊開展的是全球首例無線微創腦機介面試驗，這與美國科研團隊此前開展的開啟硬腦膜全植入式的腦機介面試驗不同，中方團隊技術路徑的關鍵在於微創。
目前，腦機介面技術按照其是否需要侵入大腦以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式、半侵入式三類。洪波借用“屋子”來闡釋這些技術路徑的不同：假設人類的大腦是一間屋子，屋中坐了幾十個人，每個人都相當於一個腦細胞，全侵入式方案就相當於在每個人面前都放一個麥克風，此時訊號採集的效果是最好的。馬斯克“神經連線”公司採用的就是這種腦機方案，在硬腦膜內放入成百上千個電極採集腦細胞訊號。而非侵入式的腦機技術相當於在屋外放一個麥克風，這時訊號採集相對較弱，但安全性更高。而清華團隊採用的則是一種“折中”的半侵入式方案，將電極放在硬腦膜外面。“此時採集的訊號介於屋內屋外兩者之間，有點像把麥克風貼在門邊。我們追求的是安全性和效能之間的一種平衡。”洪波稱。
據瞭解，清華大學科研團隊的無線微創植入腦機介面技術，是將多個電極貼在顱骨內的硬腦膜上，這一區域雖然訊號採集不如直接將電極插入腦細胞內，但它不會對腦細胞產生損傷。“一般人的顱骨厚度有6毫米到1釐米，兩側和後腦甚至更厚，這足夠嵌入電極和處理晶片。手術完成後，患者很快就可以回家，無線微創腦機技術更具長久性。”洪波表示。
從科學上講，侵入式腦機介面方案採集的訊號量相較採用無線微創技術要強得多，但該技術的首要風險是感染。由於這種技術需要用一根插頭連線大腦和外部裝置，因此會產生一個開放式的創口。
此外，當電極插進腦細胞，會引發膠質細胞的免疫反應。一段時間後，膠質細胞就會包裹電極，導致訊號變差、系統難以順暢工作。創傷感染和電極結痂也是馬斯克“神經連線”公司腦機方案所面臨的兩大難題。
將拓展更多應用場景
據首都醫科大學北京宣武醫院介紹，全球首例接受NEO植入腦內的患者是一位因車禍引起的頸椎處脊髓完全性損傷的男性，該患者此前長期處於四肢癱瘓狀態。在完成NEO臨床植入試驗後，該患者經過3個月的居家康復訓練，目前可以透過腦電活動驅動氣動手套，實現自主喝水等腦控功能，抓握準確率超過90%。洪波認為，接下來的目標是爭取獲得國家三類植入醫療器械許可證，團隊正在準備大規模臨床試驗，樂觀估計經過兩年左右時間，無線微創植入腦機介面技術可獲得上市許可，這就意味著這套腦機介面系統將成為一個成熟的產品，可以在全國得到應用。
一旦成熟應用，受益的將不僅僅是高位截癱患者，洪波介紹稱，這項技術對於下肢康復患者、脊髓損傷患者，甚至漸凍症、抑鬱症、癲癇、等疾病患者都有相應的應用場景。以漸凍症患者為例，患者四肢的運動神經元幾近凋亡，喪失了運動和感覺的能力，如果能將這套腦機介面連線到患者的大腦運動皮層，就可以控制電腦螢幕的游標。將來可以為漸凍症患者製造腦控的滑鼠和鍵盤，用腦機介面技術操縱電腦打字，幫助漸凍症患者寫文章並和他人交流。
“包括這項技術未來是否可以用作語言解碼，我們都在開展更精準的研究，團隊有很多基礎科學的積累，在國家自然科學基金和科技部資助下，正試圖揭示人腦中如何編碼漢語的語音和語言。如果再向遠方展望，腦機介面技術不僅可以幫助殘疾患者，更重要的是，它有可能成為未來人類進化中的重要一步。人類的行為是一種智慧，富有靈活性和創造力，而機器的行為更加精準高效，又是另外一種智慧，兩者的融合將構建一個無限可能的未來。”洪波稱。
“數字永生”還有多遠？
除了在醫學領域具有廣闊應用前景外，腦機介面技術還被認為是一種具有顛覆性的前沿技術，馬斯克的“神經連線”公司此前曾宣稱，腦機介面技術的遠景目標是連線人類意識與數字虛擬世界，甚至實現科幻電影中的數字永生。
縱然網際網路上對於腦機介面技術有許多想象，但洪波認為，立足現實，當下的腦機介面技術並不意味著能夠用數字技術讀取大腦中的訊號並解讀出當中的資訊，腦機介面技術距實現“讀腦”還有非常遠的距離。
北京郵電大學人工智慧學院人機互動與認知工程實驗室主任劉偉也持相同看法。他在接受《環球時報》記者採訪時表示，目前的腦機互動技術更多集中在將人的腦電訊號轉化為機器可以理解的指令或動作，實現自動化的互動。這種技術可以被用於控制外部裝置，如假肢、輪椅等，並在一些實驗中也可用於控制電腦遊戲或機器人等。“當前腦機互動更像是自動化互動，而不是智慧化互動。”
“大家對於科幻電影中所展現的一些前沿概念，都有著樂觀的展望，但我認為實現數字永生要經歷三階段。第一階段就是用腦機介面技術幫助殘疾人以及一些特殊疾病患者，這也是我們當前所處的階段。第二階段是實現人腦智慧和機器智慧的融合互動。完成這兩個階段後，我們才有可能實現所謂的數字永生。”洪波表示，人類作為一個意識主體，形成意識的關鍵機制是什麼，目前尚未揭示，數字永生相當於將人類大腦中所有神經細胞及其連線的資訊都複製到矽基計算系統中，用高維度的數理方程來定義一個“意識”主體。即便這一暢想可以實現，但實現過程中所面臨的科學問題仍然非常複雜。
“我們只有充分了解人類大腦工作的各種機理，才能夠在計算機人工智慧和人類智慧的介面之間實現更高的頻寬，我們如今的頻寬還不足以實現人機的智慧融合。能否在近期讓這樣的科幻照進現實，我個人持悲觀態度，如果說腦機介面技術是一本100頁的書，現在可能才剛翻開第一頁，只有等翻到第九十頁時，我們對於意識產生機制或許才能得到一些答案。”洪波介紹稱，相關問題正在一步步解決中，當中有多個技術瓶頸需要突破，首先就是要對腦科學的研究實現突破，至少要清楚地知道，究竟需要多少個電極，將電極放在大腦中的哪些地方才可以實現結合。其次需要科研團隊進一步改進腦機介面系統的解碼演算法，“比如語言解碼，如果想用腦機介面技術寫文章或寫小說，如何設計人類語言的解碼演算法，這個語言大模型的機制還不一樣，這需要持續開展研究。下一步，我們可能會在後續臨床試驗中改進腦機介面解碼技術，我們希望能在今年上半年看到試驗結果。”▲
