pixabay.com

还记得《黑客帝国》里，主人公通过脑机接口与矩阵系统相连，自由穿梭于虚拟世界吗？今天，这种大脑与机器连接的新技术已经从科幻影片走进了我们现实生活中，在诊断脑部疾病，增强大脑机能方面发挥作用，并被视作下一个信息技术的主战场。

“脑机接口”到底是一项怎样的技术？它目前发展到什么程度了？未来又将如何运用于我们的日常生活当中。在今天举行的“连接未来，脑洞‘打’开的新帝国”上海科普大讲坛上，两位专家为观众揭秘了这项最前沿的科学技术。

10万个电极将产生“质的飞跃”

今年脑机接口领域发生的一件大事，莫过于埃隆·马斯克创办的脑机接口企业——Neuralink（神经链接）公司，展示了旗下脑机接口产品的最新版本：LINK V0.9。它将一枚看起来像一枚硬币的微型脑机接口设备，植入小猪的大脑内部，根据采集到的信号，成功预测了小猪的行进路线。

人类通过神经系统来控制全身动作，神经系统依靠神经元进行“通信”，人的神经元数量比银河系中恒星的数量还多，约一千亿个。科学家想要用电脑模拟人脑，一个电极就充当一个神经元，因此必须有尽可能多的电极。

马斯克发布的设备拥有 1024 个信道，也就是最多可以允许同时记录 1024 个神经元的活动。据中科院上海微系统与信息技术研究所研究员陶虎预计，如果电极数量能达到10万数量级，那么脑机接口在应用上将会迎来“质的飞跃”，对治疗癫痫、阿尔兹海默症等疾病有奇效。

集成电路有摩尔定律，脑机接口也有“摩尔定律”。据陶虎透露，在脑机接口领域，记录通道数大约每70个月翻一番。

脑机接口还需突破“三道关”

在陶虎看来，脑机接口想要真正进入实用阶段还需迈过“三道关”。一是发热，无论是无线传输还是众多电极，都会产生大量热量，但大脑对升温非常敏感，即便1℃的温度提升也会让脑子不舒服，因此温度是脑机接口必须克服的问题；二是柔性，想象一下把一根筷子放进豆腐是什么感觉，那就是电极放入大脑的感觉，放入大脑的物体必须是柔性的，因此新电极材料的研发也至关重要；三是伦理，这一点无需多言，我们必须确保技术“向善”。

事实上，除了脑机接口本身的技术问题，它还要直面的一个“心里难关”——如何让人们接受在脑中多了一块芯片？在这点上，专家认为马斯克产品的接口芯片和处理电路融入颅骨的方式，在人们可接受程度上做了较好的示范。

“总之，脑机接口是一项系统性综合工程，需要神经科学家、材料学家、数学家、外科医生等一起努力。”华山医院神经外科教授陈亮说。

中国有望实现“直道超车”

一只可爱的小老鼠，颅内植入了一片神经元几乎感受不到的超薄、超柔、高通量神经信号采集芯片。当小鼠运动、进食时，与神经信号处理接口电路直接相连的电脑将实时反映其脑电信号的变化情况。这一被称为中国的Neuralink，由中科院上海微系统所陶虎研究员团队和华山医院神经外科团队共同承担。

陶虎说，这一自主原创柔性脑机接口在植入创伤、长期在体安全性等关键技术上已经达到甚至部分超越了Neuralink，比如该电极创新性地使用了丝蛋白这一中国古老材料，不仅植入时创伤小，而且植入后对人体更安全。

“由于其安全性得到验证，该项目正在寻求伦理审批，有望于明年进行人体临床试验。脑机接口这一技术也有望迎头赶上或‘直道超车’。”陶虎说。

作者：沈湫莎

责任编辑：许琦敏

*文汇独家稿件，转载请注明出处。