瘫痪复能即将成真?Neuralink 脑机接口首次人体临床试验启动招募

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自科幻小说中的想像,到现实世界的奇蹟,脑机接口技术(Brain-Computer Interface,BCI 或 Brain-Machine Interface,BMI)如今正逐渐成为科学最先进的技术之一,并试图突破人脑与科技界限!BCI 主要的功能是解码脑部讯号,以控制如电脑等外部装置。近年来,BCI 研究取得显著进展,尤其在脑损伤的功能恢复方面。例如,瘫痪、中风或脊髓损伤的患者,可以透过 BCI 技术恢复部分的运动功能,同时也可应用于治疗癫痫、忧郁症等精神疾病。

近日(9 月 19 日),伊隆·马斯克(Elon Musk)旗下的 Neuralink 公司,成功熬过美国食品药物管理局(FDA)数十个亟待解决的安全性问题之后,宣布将首次启动其脑机接口技术的人体试验招募。此项 PRIME 试验计画(Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface旨在测试革新性的机器手术仪器“手术机器人(Surgical Robot,R1)”的安全性,以及“植入探针(Implant,N1)”的操控功能性。此研究中使用的设备仅用于研究,尚未上市。

影片一、试验方法示意

马斯克大脑芯片新创 Neuralink 吸引 2 亿美金融资,Google 都投资的技术厉害在哪?

复杂探针结构搭配精密仪器,成为解码人类大脑意识的利器

通过试验招募条件(表一)的患者,可以透过官网申请,有机会参与试验。在试验的初期,将透过 R1 手术机器人(图三),此仪器头部包含 5 个摄影系统的光学元件与传感器,以及光学相干断层扫描(Optical coherence tomography,OCT)系统的光学元件,可以透过前端比头发还细的针状结构,抓住、插入与释放排线,将 N1 极度纤细且具弹性的神经探针(N1 Implant),植入受试者大脑的运动控制区,此探针以 64 个比人发还要细的线程(threads)上的 1024 个电极(electrodes)来记录神经活动(图一、二)。一旦完成植入手术,此探针将会持续记录大脑活动的讯号,并以无线传输的方式,将讯号传输到解码运动意图的使用者应用程式(N1 User App,影片二),受试者将被要求使用自己的意念,去操控电脑光标或键盘已完成任务目标(影片一)。

(原图:官网;标示:基因线上编辑部)

图一、植入探针(N1 Implant)的组成结构。

图二、植入探针外观(官网)。

图三、手术机器人(Surgical Robot,R1)外观

影片二、N1 用户端应用程式操作示意(N1 User App)

表一、PRIME 试验招募条件

BCI 面临的挑战与前景展望

尽管 BCI 技术前景看好,但它仍然面临着数种挑战。首先是技术的复杂性(生物相容性、讯号保真度和长期稳定性)与成本的高昂性。 BCI 技术的开发需要大量的资金与专业知识与人才,故目前尚无法普及应用。其次,人脑神经系统的复杂性和个体差异性也对 BCI 的研究和应用带来了困难,例如神经电极植入所造成的免疫包覆反应也是一大挑战。然而,随着研究技术的持续投入,这些问题有望逐渐获得解决。

在未来,BCI 技术将在多个领域展现巨大潜力,随着技术的成熟,在不久的将来,人类将能够通过意念控制机器、与虚拟世界互动、心灵感应,甚至实现意识上传等惊人的科技进步,这将为人类的未来带来更多的可能性。

BCI 技术的应用

随着 BCI 技术的进步,其应用领域也日渐扩大。BCI 常见的应用如(表二):

表二、脑机接口的常见应用

延伸阅读:马斯克公司 Neuralink 大脑芯片人体试验被拒绝,安全性不足!

参考资料:
1.https://neurosciencenews.com/brain-computer-interfact-neural-implants-23492/
2.https://www.nature.com/articles/nrneurol.2016.113
3.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnsys.2021.578875/full
4.https://www.mdpi.com/2076-3425/11/1/435.https://neuralink.com/blog/first-clinical-trial-open-for-recruitment/

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