马斯克宣布首例人类大脑芯片植入，为什么是里程碑事件？

只要在大脑植入一颗小小的芯片，史蒂芬·霍金沟通速度比打字员或拍卖师更快？

今天，特斯拉同时也是脑机接口技术公司Neuralink创始人的埃隆·马斯克宣布，人类首次接受脑机接口芯片植入，植入者恢复良好。

这是一项疯狂的人类大脑改造计划。从2016年成立至今，马斯克和Neuralink一直在等待这一刻。四年前他们成功在三只小猪脑子里植入了芯片；三年前，Neuralink原型机被戴在了一只猴子头上。

“手术本身并不难，优秀的神外科医生就可以搞定。”看到这个消息后，西湖大学先进神经芯片中心副研究员杨杰说，“但它依然是脑机接口领域具有里程碑意义的事件。”

首例人类大脑芯片植入

和之前有什么不同？

Neuralink的首款脑机接口产品名为“心灵感应”，大脑植入设备后，只需通过意念就能控制手机、电脑，并通过它们控制几乎所有设备。

手术机器人 图片来源：Neuralink官网

这款产品的首批使用者将是失去四肢功能的人。“想象一下，（如果植入脑机接口设备）斯蒂芬·霍金的沟通速度也许能比打字员或拍卖师更快。这就是我们的目标。”马斯克说。

对于植入者目前的状态，他表示：“初步结果显示，神经元尖峰检测很有希望。”

什么是神经元尖峰检测？杨杰解释，神经元尖峰是神经元在接收到足够的兴奋性输入后，产生的短暂电信号脉冲，通常用于传递信息和与其他神经元进行通信。

“Neuralink的芯片，主要就是检测到大脑内神经元放电的尖峰，并通过处理这些尖峰数据，来实现对用户意图的解读。”

在杨杰看来，这次植入最终成功与否，就要看植入一段时间后是否安全、有无排异反应、有无副作用，系统是否稳定运行等，“主要还是安全性和功能性两个方面。”

之前有信息显示，Neuralink脑机接口采用了柔性电极，能降低大脑的排异反应，但需要植入的电极数量是史无前例的，差不多是过去的10倍。

Neuralink脑机接口植入物的构成 图片来源：Neuralink官网

这些年，全球与脑机接口相关的临床试验并不少。比如，2020年，浙大和浙二合作的为72岁老人进行植入式脑机接口临床试验，使之通过意念可做一些简单的“动作”，像是喝可乐、吃油条等。

不过，这些试验更多聚焦在单点技术上。“这次Neuralink里程碑意义在于，它本身掌握了脑机接口的技术链，把这些单点技术全面整合起来，形成一个完整的系统，包括电极、芯片、系统、封装技术、临床等。”

图片来源：Neuralink官网

也就是说，完整系统形成后，它就不再是仅停留在论文或者实验室层面，而是可以成为面向患者（消费者）的产品，进而形成一个产业链或者是新的行业。

“你可以理解为能实现更多功能，探索治疗更多疾病的可能。”杨杰说，“对于高位截瘫、渐冻症、中风失语等患者来说，能帮助恢复运动、语言等功能。如果能成功，是绝对的利好。”

疯狂的人类大脑改造计划

始于100年前微弱的电信号

很多人第一次听说“脑机接口”这项技术，可能就来自于马斯克的Neuralink。

脑机接口，简单来讲，就是将人脑与外界（计算机或其他外部装置）实现连接，进行直接通信。

大脑对于信息的处理，靠的是神经元之间电信号的传递，而脑机接口实现功能的基本原理就是读取或写入这种电信号，来控制机器或者影响大脑。

1924年，德国精神科医生汉斯·伯格在实验室里首次在人类的大脑里采集到脑电信号。距今刚好100年。前些天，腾讯发布了《2024数字科技十大前沿应用趋势》（以下简称“趋势报告”），排在第七位的，就是“脑机接口从医疗突破迈向交互革命”。

按照不同的技术路线，脑机接口主要可分为侵入式、非侵入式两大类。前者通过手术打开颅骨，把设备植入脑中，后者则是在头上佩戴一个类似帽子一样的设备。还有一种介入式，介于两者之间，将设备通过血管送入大脑。不过前两者更为常见。

侵入式

非侵入式

一般来说，越深入和靠近脑组织，脑电信号就越清晰和准确，这是侵入式脑机接口的优势。但外来物入侵大脑，容易引起免疫反应，人体可能会在电极和神经组织间生成疤痕组织，导致信号传输的衰减甚至消失。

不同的技术路线，就是在精准度和安全性两个方面寻求一个平衡点。相对来说，侵入式脑机接口的研发风险更大，技术要求和资金门槛也更高。

根据趋势报告，未来10年，脑机接口相关技术最主要的落地场景还是医疗，主要运用于神经调节、运动恢复和感官补偿，涉及癫痫、帕金森、阿尔茨海默等疾病，部分技术也会慢慢用于人机交互，改变大众娱乐和工作的方式。

从充满争议的动物实验

到为抑郁症患者安上“体外开关”

2019年至今，Neuralink的脑机接口实验对象从老鼠到小猪，再到猴子，一步步向人体靠近。

虽然他们已经可以通过脑机接口外加条件反射的训练，让猴子用意见打乒乓，移动光标发送文字，但也因此付出了昂贵的代价。之前，路透社曾曝光了Neuralink自2018年以来，在实验过程中杀死了接近1500只动物，其中包括280只猪、羊以及猴子。

在经历因涉嫌虐待动物被调查、脑部植入设备试验安全性遭质疑等争议事件后，去年5月26日，Neuralink终于拿到FDA的批准可进行人体临床试验。去年9月，他们开放临床试验患者的招募，因颈部脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症而瘫痪的患者有资格参加这项试验。

在Neuralink艰难前进的同时，在大洋彼岸的中国，也开展了一次脑机接口试验，近期被广泛报道。

2020年，患抑郁症16年的中国小伙吴晓天在上海瑞金医院接受了一次特殊的手术：在体内安装了一个“脑起搏器”。

它控制着装在大脑中的两条电极，当吴晓打开“体外开关”，就能瞬间开心起来，一开一关，对吴晓来说，就是“一秒天堂一秒地狱”。

这也是世界首次用具有脑机接口功能的脑起搏器，多靶点联合刺激治疗抑郁症。来自于上海瑞金医院一个叫 “脑机接口治疗难治性抑郁症”的临床研究项目。

目前，一共有26人从无数报名的患者中被挑选出来做了这样的手术。从结果来看，病人的平均好转率在60%以上。

杭州这个十几个人的团队

成立四年来都在做大脑芯片研发

在杭州，也有一支特殊的团队，4年以来，专攻一件事：研发神经信号采集、处理和刺激一体化的芯片。

这支团队来自于杨杰所在的西湖大学先进神经芯片中心，总共有十多个人。

去年11月，他们和浙二医院又有了新的突破：结合深度学习算法和语言模型，共同实现了脑机接口中文解码，一定程度弥补了国际上汉语解码脑机接口技术的空白。

脑机接口全谱汉语解码器的设计与性能

该项研究也预示着，神经系统疾病患者很快就能通过意念来控制计算机生成汉语句子，重获交流能力。

“各种脑疾病会贯穿人的整个生命周期。自闭症、抑郁症、癫痫、帕金森、阿尔茨海默病……很多无法完全靠药物治疗。脑机接口最重要的一个应用，就是对脑疾病的诊断和治疗。”

杨杰以中心正在开展的科研项目举例：“比如在癫痫病人身上，植入芯片可实时监测脑信号。当癫痫即将发作，大脑会表现出特有的放电特征。芯片监测到这些特征，随即给病人大脑一个电刺激，在火还没烧起来时就把它扑灭。”监测神经信号的活动，被认为是一种可靠的神经疾病预测手段。

传统治疗帕金森的医疗仪器，效果虽好但体积较大，不易使用，而且手术存在风险。杨杰他们最新的研发成果，是将所有功能集成到一个几平方毫米甚至更小尺寸的芯片上。

“可直接将它嵌入患者颅骨，损伤更小，功耗也更低。”杨杰说。

脑机接口在医疗的第二大应用领域，是用于受损机能的康复。通过大脑信号识别患者的意图，可帮助脊髓损伤、中风等患者重新获得失去的行动能力、语言能力和感知能力（视觉、听力等）。这方面，先进神经芯片中心同样正在与医院合作开展研究。

在杨杰看来，国内脑机接口技术这几年发展迅速，已涌现出众多相关公司。“跟国外相比，虽然各方面还有一些差距，但不存在代差。”只不过现阶段，在脑袋上开一个洞，这个操作还是会让许多人“脑花”一紧。

“心理障碍肯定是有的。所以，侵入式脑机接口的应用，最先从治疗疾病开始，绝症（渐冻症、闭锁症等）、重症（高位截瘫等），最后走向消费领域，这是我们认为的一个发展路线。”据他透露，中心正在和合作医院进行的项目，未来五六年内有望让更多相关病患受益。

文 | 童蔚 沈积慧