曾經(jīng)被稱(chēng)為創(chuàng )投界下一個(gè)萬(wàn)億級市場(chǎng)的“腦機接口”，在經(jīng)歷了2014年短暫的熱炒之后歸于沉寂。今年初，鋼鐵俠埃隆·馬斯克和facebook扎克伯格對“腦機接口”的表態(tài)，再次引來(lái)了資本市場(chǎng)對于“腦機接口”的關(guān)注，國內外“腦機接口”研究機構與創(chuàng )業(yè)公司一片騷動(dòng)。
6月13日，腦機接口研究先驅、巴西世界杯“機械戰甲”發(fā)明者米格爾.尼科萊利斯、杜克大學(xué)教授/神經(jīng)工程中心主任、暢銷(xiāo)書(shū)《腦機穿越》作者米格爾.尼科萊利斯來(lái)到清華大學(xué)交流演講，與國內腦機接口研究專(zhuān)家探討了當今世界最前沿的腦機接口研究成果，以及腦機接口商業(yè)化面臨的挑戰。
技術(shù)更進(jìn)一步
什么是腦機接口？它是人機接口、人機交互技術(shù)的一個(gè)分支。傳統的人機交互需要外周的肌肉組織參與，比如手動(dòng)操作、語(yǔ)音輸入等，而腦機接口技術(shù)是直接從大腦提取信號來(lái)控制外部設備，在人的大腦和外部設備之間建立了直接聯(lián)系。
作為國際研究聯(lián)盟“重新行走項目”（Walk Again Project）的聯(lián)合創(chuàng )始人，米格爾.尼科萊利斯最近幾年的研究目標是開(kāi)發(fā)、實(shí)施一個(gè)能夠恢復嚴重癱瘓病人全身運動(dòng)性的腦機接口，無(wú)論癱瘓是由脊髓創(chuàng )傷引起的，還是源于神經(jīng)退行性疾病。
腦機接口研究先驅、巴西世界杯“機械戰甲”發(fā)明者米格爾.尼科萊利斯、杜克大學(xué)教授/神經(jīng)工程中心主任、暢銷(xiāo)書(shū)《腦機穿越》作者米格爾.尼科萊利斯
在醫學(xué)界，脊髓損傷是一種嚴重的中樞神經(jīng)系統損傷,可導致體部感覺(jué)減退和運動(dòng)能力喪失,比如無(wú)法行走?！斑^(guò)去，一個(gè)脊髓受傷的病人是不可能完全恢復到能夠感受腳趾的感覺(jué)，”，國家康復輔具研究中心附屬康復醫院名譽(yù)院長(cháng)畢勝表示。
但是，在腦機接口的早期試驗中，一只猴子憑借植入其大腦的電極學(xué)會(huì )了控制電腦光標。這項研究后來(lái)被應用到晚期帕金森病患者身上，病人也能夠控制電腦光標。
為了實(shí)現“重新行走項目”目標，尼科萊利斯和團隊引入神經(jīng)學(xué)、計算機工程技術(shù)等設計了神經(jīng)假肢器官，以使癱瘓病人能夠使用腦機接口控制全身外骨骼的運動(dòng)（外骨骼是一種能夠提供對生物柔軟內部器官進(jìn)行構構型、建筑和保護的堅硬的外部結構，如神經(jīng)假肢器官）。戈登.程（慕尼黑技術(shù)大學(xué)機器人專(zhuān)家）設計的可穿戴機器人，可以使病人控制自己的上肢和下肢，支撐并搬運自己的身體，就像在他們的自主意愿支配下一樣。
2016年11月的實(shí)驗顯示，一位癱瘓病人已經(jīng)能夠通過(guò)大腦意念控制神經(jīng)假肢器官走動(dòng)11步；癱瘓病人也能夠感知自己腳底觸摸沙灘的感覺(jué)；有位癱瘓的女病人甚至決定懷孕，可以感知自己的孩子。由于脊髓硬化原因，她最后通過(guò)剖腹產(chǎn)生下孩子。
恢復運動(dòng)功能的神經(jīng)假體（摘自《腦機穿越》）
在米格爾.尼科萊利斯《腦機穿越》一書(shū)中，詳細介紹了腦機接口的技術(shù)原理。腦機接口控制的外骨骼需要新一代高密度微電極陣列，能夠被安全植入人類(lèi)大腦，并長(cháng)期同時(shí)提供數萬(wàn)個(gè)分布在多個(gè)腦區中的神經(jīng)元的可靠電活動(dòng)記錄。定制的神經(jīng)芯片會(huì )被長(cháng)期植入顱骨中，使研究人員可以將大腦電模式調節、加工成能夠驅動(dòng)外骨骼的信號。這些神經(jīng)芯片還必須結合低功率、多通道無(wú)線(xiàn)技術(shù)，能夠把幾千個(gè)神經(jīng)元產(chǎn)生的聯(lián)合信息傳遞到大小相當于一部手機的可穿戴加工裝置中，這個(gè)裝置負責優(yōu)化腦電信號；當病人學(xué)習如何操作神經(jīng)假肢器官時(shí)，這個(gè)裝置可以控制所有的訓練程序，比如使病人能夠開(kāi)始行走，調整步速，并根據地形的改變做出姿勢和步態(tài)調整。
在可穿戴機器人的各處還設置了力量及拉伸狀態(tài)感受器，感受器可以產(chǎn)生連續的人工觸覺(jué)和本體感受反饋信號，比如腳底接觸沙灘的感覺(jué)等，這一系列信號可以反饋到大腦皮層中。
康復治療會(huì )是腦機接口的重點(diǎn)應用領(lǐng)域。畢勝表示，過(guò)去的人機連接比如輪椅輔助下完成動(dòng)作，或者是做個(gè)外骨骼替代病人的肢體，是康復領(lǐng)域常用的方法。
最近幾年，隨著(zhù)神經(jīng)學(xué)、計算機工程技術(shù)的發(fā)展，腦機接口研究有了新進(jìn)展，人們期望通過(guò)腦電圖、神經(jīng)康復等腦機接口技術(shù)等改變大腦的可塑性，實(shí)現真正的康復。
規模商業(yè)化仍面臨重重阻力
米格爾.尼科萊利斯在腦機接口方面的研究，已經(jīng)讓腦機接口在康復領(lǐng)域的應用成為現實(shí)。Facebook最新的腦機接口研究成果是讓人們可以通過(guò)思維來(lái)“打字”，目前已經(jīng)可以每分鐘打8個(gè)字，未來(lái)能讓人們通過(guò)腦波每分鐘“打”100個(gè)單詞。人們甚至想象了許多美妙的腦際接口應用場(chǎng)景：讓思想保存、意念控制、腦際聯(lián)網(wǎng)等等。
但是腦機接口的規模商業(yè)化仍面臨以下重重阻力。
其一：尼科萊利斯多年來(lái)研究的主要是大腦運動(dòng)皮層的解碼，如對三維機械臂的控制；除了運動(dòng)皮層，人類(lèi)腦細胞百億級別數量，高級大腦活動(dòng)的解碼很重要，比如，在大腦如何真正解讀詞匯詞義等方面的研究等還需要做更多工作。但人類(lèi)對大腦認知和大腦功能的研究還存在諸多挑戰，必須要有解碼方式的重大突破，才能實(shí)現更廣泛的解碼和應用。
其二：腦機接口研究方法的局限。腦機接口現在有兩大類(lèi)研究方法，一類(lèi)是有創(chuàng )的腦機接口技術(shù)，就是把神經(jīng)電極直接植入大腦，提取神經(jīng)元的信號，米格爾·尼科萊利斯在大腦植入這一塊是領(lǐng)先的。但是這種方法的 問(wèn)題是把一個(gè)異物植入到大腦組織里，大腦會(huì )產(chǎn)生排異反應或炎癥反應，所以不能植入時(shí)間太長(cháng)，時(shí)間長(cháng)了信號會(huì )越來(lái)越衰減，而且會(huì )對大腦造成無(wú)法修復的傷害。還有一類(lèi)是無(wú)創(chuàng )的腦機接口技術(shù)，就是直接在大腦皮層上，在頭皮上擱上電極，就像心電圖、腦電圖一樣，記錄腦信號。這種方法雖然對人沒(méi)有損傷，可以一直記錄，但其弱點(diǎn)是信號非常微弱。
其三：道德風(fēng)險問(wèn)題。在《阿凡達》電影中，人們用尾巴連在一起，大腦就可以互通；或者如鋼鐵俠埃隆·馬斯克所設想的用腦機接口技術(shù)研發(fā)出“超人”；這是否是腦機接口的未來(lái)？假如“意識”“思維”真的可以復制，人們的思想可以被隨意控制，一旦這項技術(shù)落入惡人之手，人類(lèi)會(huì )走向哪里？
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