近日，埃隆·馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink在推特上宣布，其腦植入物已獲得FDA的批準，將啟動(dòng)首次人體臨床研究，目前該臨床試驗尚未開(kāi)始招募參與人員，未來(lái)將很快發(fā)布更多相關(guān)信息。

這個(gè)消息迅速引發(fā)熱烈討論與市場(chǎng)追捧。此前，Neuralink 已經(jīng)試過(guò)在老鼠、豬和猴子的大腦植入腦機接口芯片，2022年3月還曾遞交人體試驗的申請被拒。但不得不說(shuō)，Neuralink 動(dòng)作還是挺快，僅用3個(gè)月就將被拒理由的材料補齊，獲得了FDA的批準。

(資料圖片僅供參考)

Neuralink這項即將進(jìn)行人體試驗的技術(shù)，希望通過(guò)向人腦植入電極、芯片等裝置，建立連接人腦與外部設備的通信和控制通道，即腦機接口，從而實(shí)現用大腦生物電信號直接操控外部設備或以外部刺激調控大腦活動(dòng)的目的。

在Open AI“大殺四方”的當下，若這一技術(shù)取得進(jìn)展和成功，相信在不遠的將來(lái)對癱瘓患者恢復運動(dòng)功能，治愈帕金森氏癥、阿爾茨海默氏癥等腦部疾病，以及幫助恢復失明患者視力等方面有著(zhù)非凡的意義。未來(lái)，也許真的可以像馬斯克所期望的那樣“讓人腦與計算機融合，成為“半機械人”，幫助人類(lèi)與 AI 實(shí)現共生，避免 AI 對人類(lèi)造成“生存威脅”。

什么是腦機接口？

腦機接口（Brain computer interface，BCI）是在人腦與計算機或其它電子設備之間建立的直接交流和控制通道。

通過(guò)這種通道，一方面用戶(hù)可以直接通過(guò)大腦活動(dòng)來(lái)表達思想或操控設備；另一方面，外部設備則不斷地給大腦發(fā)送各種反饋信息，讓大腦及時(shí)調整控制策略，維持整個(gè)系統的穩定性。

從原理來(lái)看，腦機接口的實(shí)現，大致可以分為四步：腦電采集 → 信號獲取及處理?→?信號輸出（執行）→?反饋。

根據“侵入性”，可將腦機接口分為侵入式、非侵入式和半侵入式腦機接口三類(lèi)。

侵入式腦機接口通過(guò)手術(shù)等方式將信號采集裝置(電極)直接植入患者大腦皮層，以獲得高強度、高質(zhì)量的信號，但此種方式經(jīng)濟成本和安全風(fēng)險均較高，極有可能引發(fā)免疫反應和腦膠質(zhì)細胞結痂等炎癥反應，從而導致信號質(zhì)量下降。

侵入式腦機接口技術(shù)難度最大，若有突破對人類(lèi)發(fā)展貢獻也會(huì )更大，其目前主要應用在醫療領(lǐng)域，最有可能率先落地并帶來(lái)市場(chǎng)收益的是神經(jīng)替代、神經(jīng)調控相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，其技術(shù)難度也是最大的。目前，侵入式腦機接口公司中，進(jìn)入人體臨床試驗階段的有Synchron、Onward 和 Neuralink三家。

Synchron 早在 2021 年就已獲得 FDA 批準，開(kāi)始試驗，并于 2022 年 7 月宣布在美國首次植入腦機接口。其技術(shù)是微創(chuàng )的，通過(guò)一種類(lèi)似血管支架的電極放置在大腦血管的內部，來(lái)采集血管附近的神經(jīng)信號。

Neuralink 的侵入性方案則屬于“皮層刺入”路線(xiàn)，它直接將柔性電極絲植入大腦皮層之中。一般而言，越深入和靠近腦組織本身，腦電信號就越清晰和準確。但畢竟要將外物植入大腦，很容易引起免疫反應，人體可能會(huì )在電極和神經(jīng)組織之間生成疤痕組織，導致信號傳輸的衰退，甚至消失。所以，這次的人體試驗結果如何，的確很值得期待。

非侵入式腦機接口無(wú)需手術(shù)，是對人體創(chuàng )傷最小，采集方法最為簡(jiǎn)單的腦電信號采集方式，將信號采集電極置于頭皮外部的非侵入式腦機接口，但由于電極與神經(jīng)元距離較遠，測得的信號噪聲較大，對信號后期的處理要求較高。

非侵入式腦機接口技術(shù)多應用在更廣泛的生活生產(chǎn)領(lǐng)域，正逐步在康復訓練、教育娛樂(lè )、智能生活、生產(chǎn)制造等眾多方面為人類(lèi)帶來(lái)福祉。代表性產(chǎn)品有云睿智能的優(yōu)夢(mèng)思額貼式睡眠記錄儀，主要通過(guò)貼附于額前采集分析腦電信號，來(lái)幫助鑒別和改善睡眠障礙，已經(jīng)獲得國家二類(lèi)醫療器械證和美國FDA認證，并進(jìn)入多家醫院提供全方位的腦電睡眠監測管理服務(wù)。

半侵入式腦機接口處于上述兩者之間，通過(guò)手術(shù)方式植入電極，但電極處于皮膚下或顱腔內，未達到大腦皮層。其信號質(zhì)量比非侵入式的更好，而相較于侵入式腦機接口，雖采集到的信號較弱，但免疫反應和炎癥反應發(fā)生率均較低，安全系數較高。采用這一類(lèi)技術(shù)的公司目前較少。

腦機接口有哪些主要應用領(lǐng)域？

1. 提供信息增強技術(shù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可以為那些癱瘓或有其他嚴重運動(dòng)缺陷的人提供新的通信增強技術(shù)。2022年Nature Communications上的一篇研究就借助能讀取大腦信號的植入式腦機接口，使一位罹患漸凍癥的男子選擇字母，組成通順的句子，完成日常交流。

2. 康復訓練。

通過(guò)腦機接口技術(shù)，監測到的腦電信息可以用于加工、反饋，針對多動(dòng)癥、中風(fēng)、抑郁癥等做對應的恢復訓練。例如，對于運動(dòng)皮層相關(guān)部位受損的中風(fēng)病人，腦機接口可以從受損的皮層區采集信號，其次刺激失能肌肉或控制矯形器，改善手臂運動(dòng)；運動(dòng)想象類(lèi)腦機接口可以用于孤獨癥兒童的康復訓練，提升他們對于感覺(jué)運動(dòng)皮層激活程度的自我控制能力，從而改善孤獨癥的癥狀，亦可以通過(guò)腦電信號的反饋，訓練使用者的專(zhuān)注力。

3. 腦科學(xué)研究與腦功能診斷。

腦機接口，可以幫助研究人類(lèi)大腦的認知、運動(dòng)、情感等方面的機制，深入探究人類(lèi)大腦的奧秘。?例如腦機接口可以幫助實(shí)時(shí)監控和測量神經(jīng)系統狀態(tài)，輔助臨床判讀?！氨O測”型腦機接口應用方向十分多樣，包括測量視/聽(tīng)覺(jué)障礙患者神經(jīng)通路狀態(tài)協(xié)助醫生定位病因，評測陷入深度昏迷患者的意識等級等等。除此之外，通過(guò)結合腦電、視頻等多元信息進(jìn)行診療，能夠輔助醫生判讀腦損傷、腦發(fā)育等多種臨床適應癥。

4. 人機交互。

通過(guò)腦機接口技術(shù)，可以實(shí)現更加智能的人機交互，如控制家用電器、智能機器人、VR設備等等。??

5. 軍事安全。

腦機接口技術(shù)可以用于軍事領(lǐng)域，如控制戰斗機、導彈等，提高作戰效率。??

總之，腦機接口技術(shù)的應用前景非常廣泛，未來(lái)還有很多新的應用領(lǐng)域可能會(huì )涌現。??

腦機接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀

整體而言，腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展仍在初期階段。材料、產(chǎn)業(yè)化和倫理仍是目前腦機接口技術(shù)需要攻關(guān)的三大問(wèn)題。

根據中國電子技術(shù)標準化研究院的《腦機接口標準化白皮書(shū) 2021》，2019 年全球腦機接口市場(chǎng)規模約 12 億美元，預計 2027 年達 37 億美元。麥肯錫預測未來(lái)10到20年，全球腦機接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生700-2000億美金經(jīng)濟價(jià)值。

目前全球腦機接口主要以非侵入式為主，用于診療康復領(lǐng)域，其中醫療保健領(lǐng)域占比 62%，剩余為疾病治療領(lǐng)域。腦機接口技術(shù)的發(fā)展將撬動(dòng)醫療健康、教育、游戲甚至智能家居行業(yè)。

上游的芯片、采集設備、相關(guān)算法仍在研發(fā)階段，下游應用多集中于科研設備和康復訓練，遠期來(lái)看可能創(chuàng )造人機交互的新型網(wǎng)絡(luò )體系。具體來(lái)說(shuō)，上游設備尚未實(shí)現標準化量產(chǎn)，自研 BCI 芯片和算法成為核心技術(shù)壁壘。腦機接口的設備主要包括腦電采集設備、BCI 芯片、處理計算機以及數據集、處理算法、操作系統級分析軟件、外部嵌套設備等。

腦電采集設備若為非侵入式主要為采用干電極/濕電極的腦電采集帽（或為耳機、頭箍形態(tài)），若為侵入式則為微電極/探針。

猶他陣列丨medicaldesignandoutsourcing.com

BCI 芯片主要實(shí)現腦電信號的預處理（包括放大、濾波、模數轉換、編碼等）、信號通信甚至部分信號處理環(huán)節。信號處理環(huán)節通常在計算機或云端完成，需要實(shí)現用戶(hù)意圖的特征提取、將提取的信號特征轉換為通信指令，之后由通信設備或輔助設備給出反饋（通常為顯示器或聲音、機械反饋）。

但由于目前業(yè)界對腦信號的模擬和“寫(xiě)入”了解非常不充分，目前的腦機接口活動(dòng)尚未實(shí)現完全閉環(huán)。

當前，腦機接口技術(shù)正在全球領(lǐng)域成為一個(gè)新的風(fēng)口，外國技術(shù)走在較為前列的企業(yè)包括Neuralink、Synchron、Blackrock Neurotech、ClearPoint Neuro、BrainGate、Neurable、Snap、Axoft等，其中Synchron已于2021年獲得FDA批準進(jìn)行人體試驗，2022年7月該公司完成美國首例在患者體內植入腦機設備的手術(shù)。

在國內，華為、科大訊飛等巨頭都已在布局腦機接口技術(shù)，同時(shí)，云睿智能、強腦科技、腦陸科技、柔靈科技等創(chuàng )新企業(yè)也非?；钴S。去年11月，中國首個(gè)腦機接口綜合性開(kāi)源軟件平臺MetaBCI也已經(jīng)正式發(fā)布，為腦機接口技術(shù)的跨團隊協(xié)作創(chuàng )新提供了一個(gè)基礎的開(kāi)放平臺。

結語(yǔ)

馬斯克的光環(huán)確實(shí)給很多人帶上了一副眼睛，讓他們在看見(jiàn)了閃閃發(fā)光的腦機接口。

但腦科學(xué)領(lǐng)域的復雜遠超其他領(lǐng)域，如果將大腦比如一條1公里的路，人類(lèi)可能才走了5厘米。

腦機接口能走多遠，取決于腦科學(xué)研究有多深。

來(lái)源：人工智能學(xué)家，原文標題：《馬斯克腦機接口真人手術(shù)獲FDA批準！一文看懂得腦機接口未來(lái)的無(wú)限可能（附產(chǎn)業(yè)鏈與核心企業(yè)）》。

風(fēng)險提示及免責條款 市場(chǎng)有風(fēng)險，投資需謹慎。本文不構成個(gè)人投資建議，也未考慮到個(gè)別用戶(hù)特殊的投資目標、財務(wù)狀況或需要。用戶(hù)應考慮本文中的任何意見(jiàn)、觀(guān)點(diǎn)或結論是否符合其特定狀況。據此投資，責任自負。

關(guān)鍵詞：