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新華社北京5月6日電 南開大學日前宣布全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功,這不僅標志著中國腦機接口技術躋身國際領先行列,也有助推動腦科學領域研究。什么是腦機接口技術?這一領域的研究進展到什么程度?未來腦機接口技術還可能給人類帶來怎樣的改變?

大腦被許多研究人員視為人體最復雜器官。大腦中,1000多億個神經元形成100多萬億個神經元連接,這讓“讀懂”大腦成為世界性難題。腦機接口技術就是一種在腦與外部設備之間建立通信和控制通道,用腦的生物電信號直接操控外部設備,或以外部刺激調控腦的活動,從而增強、改善和延伸大腦功能的技術。據南開大學介紹,腦機接口技術可以將腦電信號轉換為控制指令,從而幫助運動功能障礙患者,如腦卒中、漸凍癥等患者,與外部設備交互,提升生活質量。

目前腦機接口主要有三種,包括侵入式腦機接口、非侵入式腦機接口和介入式腦機接口。其中介入式腦機接口是通過微創介入方式,將血管穿刺小口,通過類似心臟支架介入的微創手術實現腦機連接。這種方式的創傷較侵入式腦機接口更小,信號質量較非侵入式腦機接口更高。中國此次試驗就是采取介入式腦機接口的方式。南開大學發布的信息顯示,研究團隊讓介入式腦電傳感器通過猴頸靜脈,進入矢狀竇,到達猴運動皮層腦區。在術后團隊成功采集并識別到非人靈長類動物介入式腦電信號,實現了動物對機械臂的主動控制。

2019年,美國硅谷企業家埃隆·馬斯克創建的腦機交互技術公司“神經連接”(Neuralink)公布其腦機接口新技術兩項重要創新:一是更好的傳輸介質,即一種比頭發絲還細的柔軟聚合物“線”,其上布滿微小電極和傳感器;二是更安全的植入技術,即一臺神經外科機器人每分鐘自動將6根線(含192個電極)植入大腦并避開血管等組織,減輕大腦炎癥反應。據英國《每日電訊報》網站2021年2月的報道,“神經連接”公司把一塊微芯片植入了猴子的大腦,這樣它就能靠自己的意念玩電子游戲。這家公司稱,自己的目標是最終治療大腦疾病,甚至允許人類與人工智能融合。“神經連接”創始人之一弗利普·薩貝斯此前說:“對神經科學家來說,往腦內植入設備來讀取和寫入信息不是難以想象的事情。”

從當前的發展來看,腦機接口技術突破,首先可能給醫療行業帶來助益。侵入式腦機接口技術在醫療領域已有一定程度的應用,如用深腦刺激來緩解帕金森癥狀、用早期實驗性芯片來恢復視覺、植入人工耳蝸恢復聽力等。

近年來,美國匹茲堡大學、加州理工學院等多個研究團隊已成功通過侵入式腦機接口,讓癱瘓病人用大腦直接控制機械手完成抓握、攪拌動作,將腦電波直接轉化成文字和語音等。

在中國,除了南開大學公布的這次試驗,浙江大學團隊已在2020年開展了相關的臨床研究。據浙江大學介紹,借助腦機接口技術,當時一名四肢完全癱瘓的72歲男性可以完全利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手,完成進食、握手等動作。

雖然取得進展,但腦機接口技術本身仍有不少障礙要克服,這包括破解復雜腦電波的障礙、多學科聯動的技術障礙等。此外,腦機接口技術的未來應用也涉及法律、倫理和監管問題。西班牙、美國、法國、阿根廷等都已開始研究這一問題,一些國家已推進有針對性的相關立法。

一些專家已建議,在對腦機接口技術的管控上,發展初期可參照國際通行做法按醫療器械方法管理,同時禁止將腦機交互數據聯網傳輸,禁止遠距離程控,最大化防止黑客入侵,預防潛在風險。

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