马斯克：人类首次接受脑机接口芯片植入，植入者恢复良好

1月30日消息，Neuralink创始人埃隆·马斯克在社交媒体平台X上宣布，人类首次接受脑机接口（Neuralink）芯片植入，植入者恢复良好。

1月29日，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队召开无线微创脑机接口临床试验阶段进展总结会，宣布全球首例植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗颈髓损伤引起的四肢截瘫患者行为能力取得突破性进展。

无线微创植入脑机接口NEO系统及其体内机

无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity）首例临床植入试验，将两枚硬币大小的脑机接口处理器通过神经外科医生的操作植入高位截瘫患者颅骨中，成功采集感觉运动脑区颅内神经信号。手术后10天患者出院回家。居家使用时，体外机隔着头皮给体内机供电，并接收脑内的神经信号，传送到电脑或者手机上，实现脑机接口通信。

首例植入大脑硬膜外芯片后高位截瘫患者通过无线微创脑机接口成功实现脑控抓握

Neuralink，是马斯克在2016年与多名科学家一同创办的脑科学公司。顾名思义，这家公司的主要研究方向就是脑机接口——通过研发一种能够植入大脑的设备，来实现“人脑与机器交互”。去年的融资情况显示，Neuralink的估值已高达50亿美元（约合人民币359亿元）。

所谓“脑机接口”，就是通过在大脑中植入微小的电极，利用电流让计算机和脑细胞产生互动。2019年马斯克发布了首款产品，其原理是用激光在头骨上钻孔，然后再避开大脑血管、将一条线路植入脑中。2020年8月，为了对脑机接口的效果进行验证，研究人员在三只猪的体内植入了设备，马斯克在直播时向观众展示了小猪大脑活动的实时传输。

据马斯克介绍，Neuralink正在设计一种将大脑信号转化为行动的设备，将首先专注于两个应用：一是恢复人类视力，二是帮助无法移动肌肉的人控制智能手机等设备，甚至恢复脊髓受损者的全身功能。

Neuralink公司人体试验精确机器人植入脑机接口的目标，是寻找22岁及以上、渐冻症（因脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症）导致四肢瘫痪、且伤后至少一年未见好转的试验参与者，初步目的是让瘫痪人士仅用意念就能操作计算机光标或键盘。

从马斯克公司脑机接口项目操作流程看，手术将由机器人“R1”操作植入物“N1”植入大脑区域。约15分钟植入完成后，“N1”内的芯片将用于记录大脑信号并将其无线传输到Neuralink的解码运动意图应用程序。应用程序解码大脑信号后，通过蓝牙连接来控制外部设备。患者则使用Neuralink应用程序并通过蓝牙连接来控制外部鼠标和键盘，从而去做自己想做的事。

从外观上看，植入物“N1”只有一枚硬币大小，内部小型电池可以通过一个袖珍的感应式充电器从外部无线充电。Neuralink官网介绍称：“完全可植入，在外观上看不见，可以让你随时随地控制电脑或移动设备。”

植入物“N1”

 

图片、资料来源：Neuralink官网

机器人“R1”的关键部分则在于头部和针状物，头部包含5个摄像系统的光学器件和传感器，以及光学元件；针状物比人的头发还细。Neuralink表示，“R1”能够可靠有效地将“N1”的细线准确插入需要的位置，而这靠人手是无法做到的。

图片、资料来源：Neuralink官网

去年获得人体试验批准

Neuralink2023年9月19日宣布，该公司已获得一个独立审查委员会的批准，将进行首次人体试验，对瘫痪患者的大脑植入设备。据Neuralink声称，这项人体试验为期六年，参与者将首先参加一项为期18个月的研究，在那之后，他们将每周至少花两个小时进行脑机接口方面的研究。

去年9月，Neuralink开始为其首次人体实验招募人员。马斯克的传记作者之一，Ashlee Vance指出，Neuralink目标是在2024年为11人进行手术，到2030年为超过2.2万人手术。根据Neuralink 去年10月4日回复《每日经济新闻》的采访邮件，公司正在招募的患者疾病包括四肢瘫痪、截瘫、听力损失、大截肢和白内障。

马斯克称，希望找到因脊髓损伤或渐冻症而四肢瘫痪的患者优先进行实验。Vance表示，外科医生需要几个小时进行颅骨切除手术，然后机器人在25分钟的时间内插入Neuralink的设备以及约64根不同螺纹组成的超薄电极阵列。该装置将取代被移除的颅骨。Vance还补充称，电线非常细，大约只相当于人类头发宽度的十四分之一。

值得一提的是，在人体临床试验申请成功前，Neuralink已分别在猪和猴子身上做了相关试验，并引发轰动。

2021年4月，Neuralink发布了一段视频，展示一只植入其设备的猴子通过心灵感应玩电子游戏，以此展示研究团队在大脑控制研究上的重大突破。

据央视财经，视频中的猕猴名叫帕格，在视频拍摄前植入了脑机接口。最初，研究团队教帕格使用游戏操纵杆玩游戏，并通过金属吸管喂香蕉奶昔奖励它。在这一阶段，脑机设备记录了哪些神经元被激活，对帕格神经活动与预期运动方向之间建模，实现“脑机连接”。

虽然，脑机接口公司Neuralin几个月前才开始进行人体试验，对瘫痪患者的大脑植入设备。而“脑机接口”若能帮助失去视力的人重见光明，也将是载入人类文明史册的重要突破。

根据美国国家眼科研究所的数据显示，与视觉相关的严重疾病正处于长期上升的趋势中，目前美国大约有130万盲人和290万弱视患者，这两个数字有可能到2030年将增长至220万和500万。

脑机接口如何读取信息？

脑机接口正在小众的发育中，从以上案例不难看出，医疗是其第一个也是离商业化最近的应用领域，现阶段可用于帕金森疾病、癫痫、轻度认知障碍、阿尔茨海默病、焦虑障碍、抑郁障碍、创伤后应激障碍和强迫症等的治疗康复。

脑机接口要怎么读取信息呢？目前有三种主流方式，一是侵入式，把电极直接插入到大脑里面，跟大脑神经比较靠近，准确度比较高；第二种是无创式，电极在头骨头皮外面，通过极其微弱的脑信号读取信息，与大脑神经元离得远信号容易失真，解码难度高，准确性也会差一点；第三种是以上两种的中庸之道半侵入式，不用将电极埋入大脑皮层，安置在颅骨处即可，同时兼顾准确性和安全性。

图注：三种主流方式和典型的脑机接口传感器

脑机接口技术的实现离不开硬件的支持，脑机接口技术通过将电极植入人类大脑，来监测和解读人脑的信号，并将其转化为计算机可识别的数据。这样，就可以实现人类大脑与计算机的无缝连接，从而实现脑机融合。用癫痫举例，在大脑病灶位置植入电极，电极搜集信息，并通过微处理器来实时监测病人的脑电波活动，当芯片监测到癫痫发作前的异常脑电的时候，给予一个电的刺激来抑制癫痫的发作。

要实现这些天马行空，需要将这些芯片落实到位：

1、电极芯片：主要用于从大脑中读取电信号，用于控制外部设备。

2、神经解码芯片：可以将大脑发出的电信号转化为可理解的指令，实现更加准确的信号解码。

3、信号处理芯片：可以对来自电极芯片和神经解码芯片的数据进行高效的计算和处理，机器学习等复杂算法，从而实现更高精度、更高效的脑机接口系统。

4、干扰源芯片：用于采集人脑放电信号并对信号进行干扰消除和滤波处理，以提高信号质量和可靠性。

5、放大器芯片：对干扰源芯片采集到的信号进行放大处理，以增强信号的强度和稳定性，提高信号的分辨率和精度。

大脑是个相当复杂的器官，其中至少860亿个神经元，每个神经元又有上千个连接，由此形成的巨大网络。Neuralink进入临床的N1植入物（脑机芯片）的64根导线，比头发丝还细，其上分布着1024个电极，可以直接连接神经元，记录神经活动。也就是说。这一设备最多可以同时监测1024通道神经元的活动，而这只是人脑内神经元总数的上亿分之一。

根据中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎在一次科普活动上所说，电极数量至少要到10万数量级，脑机接口在应用层面才能有实质上的进展。目前看来，还有一定的距离。

其次，大脑的信息量是相当庞大的，精确处理如此庞大的数据量需要强大的计算能力，而这个计算并不是简单的叫AI芯片或者GPU去不停计算就能做到的，对于芯片在大脑内搜集到的信息需要做好输入和输出的对应关系，才能使脑机接口的运作实现闭环。

让芯片在人体内安全稳定的运行更是困难，要实现大脑的深度植入的话，芯片必须要极小，10微米可能是一个最低界限值。否则的话，其将可能引起植入物周围组织的感染。

再一个是芯片的低功耗要求更高。因为侵入式是深入人大脑，芯片在体内停留时间越长越好，毕竟没有人想要过几年就又开一次刀，而且过多频次的更换可能会引起其他问题。所以，芯片需要在体内尽量长时间的停留，目前来说电极丝的寿命也仅仅只有数年。作为一个新生事物，其能在体内停留多久，会不会受某些因素导致电极寿命缩短，还是一个尚待观察的问题。

值得关注的脑机接口芯片企业

审核编辑 黄宇