腦機接口系統是什么 腦機接口系統怎么實現的

硅谷明星馬斯克再度成為科技圈的焦點。這一次，他旗下的神經科學公司Neuralink宣布了成立以來的一項重要成果——一個可擴展的高帶寬腦機接口系統。該系統由一個類似縫紉機的機器人和一些粗細只有4至6微米、比人類頭發絲還細的線路組成。Neuralink的目標是在癱瘓患者體內中植入腦機接口設備，使他們能夠用大腦控制手機或計算機。

馬斯克聲稱，這套裝置將是對當前技術水平的重大改進。這個設備與大腦連接的電極數量是FDA批準的、用于帕金森氏病患者裝置的1000倍。他希望，未來，植入腦機接口芯片的過程可以像眼科的準分子激光手術一樣簡單。

據悉，Neuralink將尋求美國食品藥品監督管理局（FDA）的批準，最早于2020年開始對人類進行臨床試驗。

縫紉機器人

柔性電線和縫紉機器人

7月16日，在舊金山的一個公開活動中，馬斯克帶來了神經科學公司Neuralink在腦機科學領域的最新突破。為了這次重要發布，6天前，Neuralink特地在推特上做了預告，表示公司將在本周二宣布近兩年的工作成果。

首先被公布的是Neuralink為腦機接口系統特制的、由微小電極或傳感器連接的柔性電線（thread）。據稱，這種電線寬度僅為4至6微米，對大腦損害小且能傳輸更多數據。Neuralink腦機接口系統共有3072個電極，分布在大約100根柔性電線上，每根電線都由一個定制的、類似縫紉機的外科機器人單獨插入老鼠的大腦中。

為了把如此細微的電線精準地植入大腦，Neuralink研制了一款配套的神經外科機器人系統。我們可以把它想象成一個“縫紉機”，在高端光學設備的幫助下，“觀察”頭骨上人為制造的、4個直徑為8毫米的微小孔洞，把電線“精準”植入大腦。

此外，Neuralink還定制了一款微小芯片，可以通過 USB-C 的有線連接方式傳輸數據。

一個完全植入式的神經接口通過細線與大腦相連。

據Neuralink稱，該裝置一次可以監測1000多個神經元的活動。而且，這些元件足夠堅固，能夠通過大腦組織。與此同時，在鏡片和計算機視覺軟件的幫助下，機器人可以避免撞擊血管，減少大腦損傷和疤痕組織的形成。

目前的手術方案是采用鉆孔的方式在頭骨打洞，但Neuralink的科學家在接受《紐約時報》采訪時表示，未來，他們希望使用激光技術制造手術所需的孔洞。

已完成19次動物實驗，最早2020年開始人類臨床試驗

據Neuralink在7月16日發布的白皮書顯示，目前，這個系統已經對老鼠進行了動物實驗。研究人員完成了至少19次手術，并在87%的情況下成功地放置了電線。

馬斯克在問答環節中透露，Neuralink還與加州大學戴維斯分校的科學家合作，對猴子進行了實驗。他表示，已經發現靈長類動物能夠通過大腦來控制計算機。

Neuralink的神經外科主任Matthew McDougall博士對英國《衛報》介紹，Neuralink計劃就其設備的一個版本向FDA申請批準，以期最早在2020年開始人類臨床試驗。該版本的設備“只適用于嚴重的未被治療的疾病患者”。第一個臨床試驗將針對因脊髓上部損傷而完全癱瘓的人群，并將在患者的大腦中鉆4個8毫米的孔，共安裝4個Neuralink的植入物。這些植入物會記錄大腦活動，將大腦信號傳遞給植入在耳后的一個小裝置。該裝置能夠把數據傳輸到計算機。

Neuralink的第一個腦機接口效果圖

Neuralink聯合創始人兼總裁馬克斯·霍達克（Max Hodak）表示，第一次手術將在全身麻醉的情況下進行，但他希望未來可以使用局部麻醉。

腦機接口技術與Neuralink

腦機接口指的是將大腦以某種形式與外部設備連接，實現腦電波信號與相關指令信號間的轉換。這種方式已經被證明可以用來控制外部機械設備。

腦機接口主要分為侵入式和非侵入式兩種形式。侵入式的腦機接口系統，需要通過手術在腦部植入芯片和電極。這種操作方式需要大量的醫學知識，通常只能應用于少數臨床病例。

馬斯克此次推出的就是侵入式系統。這意味著，這項系統在植入過程中需進行開顱手術，因而可能會有腦部感染的風險。

用于將電極插入大腦的Neuralink機器人系統

在非侵入式腦機接口方面，2019年7月，卡內基梅隆大學與明尼蘇達大學合作，取得了一項腦機接口領域的突破成果。研究人員利用無創神經成像技術和機器學習技術研發了一種新型腦機接口。實驗中，使用新型腦機接口的人類受試者以無創的方式控制機械臂，機械臂以一條平滑、連續的路徑跟蹤計算機屏幕上的光標。研究團隊計劃在不久的將來進行臨床試驗。

除了侵入與非侵入式的路徑之爭，腦機接口技術還存在一些倫理問題。有專家認為，對腦機接口技術“人類應該慎之又慎”。

以腦機接口為主要研究方向的Neuralink創立于2017年，匯集了一批來自頂尖大學的神經科學家。公司的目標是實現人腦與人工智能軟件互聯。

Neuralink在媒體上曝光不多，顯得頗為神秘。目前，Neuralink規模為100人左右，共籌集資金超過1.5億美元。其中，聯合創始人馬斯克至少出資1億美元。

2019年 5 月，Neuralink 完成了5100 萬美元融資。

據悉，馬斯克此番宣布公司重要進展的一個目的是為公司繼續招攬人才。