2024 年 1 月 30 日，埃隆 · 馬斯克在社交平台 X（原推特）上發表了一條消息，" 神經連接公司（Neuralink）成功進行了首例腦機接口人體植入手術，植入者的恢複狀況良好。而且，植入的腦機接口設備運行良好，已經接收到了植入者腦部的神經信号。"
埃隆 · 馬斯克 X 消息截圖
而首都醫科大學宣武醫院團隊與清華大學醫學院團隊，也于近日共同對外宣布，腦機接口取得階段性進展，全球首例接受植入式硬膜外電極腦機接口輔助治療的四肢截癱患者，實現了自主腦控喝水。
圖片截自相關視頻
這表明，腦機接口已經取得了不小的進步，很多網友甚至開始擔心會有《黑客帝國》《攻殼機動隊》中，黑客借助腦機接口控制别人的事情發生。這種擔心有道理嗎？腦機接口究竟能派上什麽用場呢？下面咱們就來詳細聊聊。
腦機接口是個新概念嗎？
這次馬斯克的 " 神經連接公司 " 植入人體的設備，是下圖中這款叫做 Telepathy 的設備（神經連接公司官網稱之爲 N1 植入體）。
神經連接公司的 "N1 植入體 "，圖片截取自 Neuralink 官網
那麽，這是一項史無前例突破嗎？
雖然很多媒體使用了 " 首例人體植入 " 之類的詞彙報道此事。但需要注意的是，這隻是神經連接公司的首次人體實驗，而不是腦機接口的首次實驗。腦機接口這個概念則可以追溯到 1973 年，加州大學洛杉矶分校的雅克 · 維達爾（Jacques Vidal）首次提出了 " 腦機接口 "（brain-computer interface，簡稱 BCI）。
而 20 世紀 70 年代，就有團隊嘗試了腦機接口設備的人體植入實驗并成功了。而更早的時候，雖然沒有腦機接口的概念，很多人卻已經做了該領域的研究（見下圖）。
腦機接口研究曆史，圖片來源：參考文獻
所以說，馬斯克本次手術成功，準确地說是在前人基礎上又邁出了重要的一步。
近期的兩個成功案例，都做了植入，那麽機接口非得往腦袋裏安個零件嗎？像很多科幻片裏那樣戴個頭盔就能接入不是更方便嗎？這就要講講腦機接口的兩種類型了——非侵入式腦機接口和侵入式腦機接口，下面就分别說說。
非侵入式腦機接口
非侵入式腦機接口聽着高大上，但很多朋友說不定用過，因爲在醫院裏我們可能會接觸到腦電圖檢查，腦電圖（EEG）就是很多非侵入式腦機接口的基礎。
醫生們可以用腦電圖來判斷大腦的功能，檢測疾病。而通過訓練，人們也可以通過調整自己的思緒，發出某些特定的腦電波，來實現特定功能。
比如 1965 年，實驗音樂作曲家阿爾文 · 盧西爾（Alvin Lucier）就通過讓人腦産生阿爾法波，來操縱打擊樂器，制作樂曲。
除了用來創作樂曲，非侵入式腦機接口還有更多實際用處。比如在 20 世紀 90 年代，神經生物學家尼爾斯 · 比爾鮑默（Niels Birbaumer）開始訓練 10 名幾乎癱瘓的癫痫患者通過腦電波來輸入字符，雖然輸入速度很慢，但對于幾乎癱瘓的病人來說，這已經是非常了不起的了。
在 2021 年，研究者們也通過基于腦電圖的非侵入式腦機接口，收集中風患者腦部的電信号，對電信号進行分析之後，讓機器人輔助患者進行手部運動，促進手部運動功能恢複。
除了檢測腦電波，非侵入式腦機接口也可以通過其他手段來判斷大腦的動态，一家叫做 Kernel 的公司，就通過一個像頭盔一樣的紅外設備檢測頭部的血液中某些成分的變化，從而間接推斷大腦的神經活動。這個設備可以識别出一個人正在聽什麽歌曲，還能夠幫助醫生進行一些跟大腦有關的疾病篩查。
非侵入式腦機接口設備的特點是，可以直接從外部檢測大腦信号，不需要進行手術，實驗比較方便，且風險比較低。但因爲頭骨、皮膚的幹擾，非侵入式的腦機接口的分辨率會受到影響。如果能夠直接從大腦皮層接收信号，能夠獲得更準确的神經信号，這需要另一種腦機接口——侵入式腦機接口。
侵入式腦機接口
侵入式腦機接口需要進行手術，将電極植入到大腦皮層或者灰質中，從而獲取更準确的信号，這次的 N1 植入體就屬于這一類。
早在 1978 年，侵入式腦機接口就已經進行了人體實驗。當時，科學家威廉 · 多貝爾（William Dobelle）希望通過侵入式腦機接口設備幫助非先天性失明患者 " 重建視覺 "。
多貝爾在一位非先天性失明的患者視覺皮層内植入了電極設備。這個電極設備與患者眼鏡上的攝像頭相連接，攝像頭在采集到周圍環境的光信号之後，把信号發射到電極，電極刺激受試者大腦中的視覺皮層，讓失明的人重新 " 看到光 "。這也是最早的侵入式腦機接口人體實驗。
除了能夠解決視覺問題，侵入式腦機接口在移動光标和控制假肢方面也有很多應用。比如，在 1998 年，一位患 " 鎖定綜合征 "（幾乎完全癱瘓，不能移動四肢）的患者植入了腦機接口設備，通過這個設備，患者能夠用 " 意念 " 操縱電腦光标。
而 2024 年 1 月神經連接公司的侵入式腦機接口設備，能夠學習使用者的腦電波和意圖之間的關系。按照馬斯克的說法，這個設備能夠幫助使用者操控手機電腦，以及手機電腦連接着的任何設備。
當然了，侵入式腦機接口也并非沒有缺點。最顯而易見的就是手術風險了，而且手術後，傷口處可能會産生瘢痕組織，影響電極接收到的信号。另外，人體可能會對植入物産生排異反應，這可能會對植入者的身體産生負面影響，還可能造成感染。所以，侵入式腦機接口和非侵入式腦機接口并沒有絕對的誰好誰壞，要綜合判斷效果和風險。
人的念頭紛繁蕪雜，想弄明白主人到底想幹啥，對腦機接口來說，确實是個艱巨的任務，無論是侵入式還是非侵入式腦機接口，都需要收集大腦發出的信号，将這些信号轉換成特定的意圖，這個過程需要對大量的信号數據進行分析處理，而這正是人工智能技術特别是深度學習技術所擅長的。
随着深度學習技術的發展，人工智能填補了混亂的腦電圖數據的空白，大大降低了解碼記錄中的錯誤率。因此，随着深度學習技術的發展，腦機接口技術也突飛猛進。
腦機接口将成爲黑客的後門？
《黑客帝國》《攻殼機動隊》這樣的科幻作品裏，黑客高手輕易就能通過腦機接口獲取别人的信息，甚至操縱被入侵者，很多人反對腦機接口也是出于這個原因。
這不，馬斯克關于腦機接口的消息一出，評論區立即出現了對于腦機接口安全性的擔憂，比如點贊最高的是下圖中這樣一條消息：" 當你的腦機接口芯片被黑客入侵時（你的狀态）"。
圖片來源：消息截圖（注：圖片是網絡上流行的一首著名洗腦神曲 mv 截圖）
除了安全性，腦機接口也可能會帶來一些倫理問題，比如腦機接口領域有一個研究方向是情緒識别和情緒調控。比如腦機接口設備能夠識别出一個人不願意表露出的真實的情緒，同時可以通過電流刺激特定的腦區，從而 " 調節情緒 "。如果我們不想被人知道自己的想法，不想在悲傷的時候被強行變得開心，這樣的腦機接口設備會不會存在倫理問題？
好消息是，目前來看，還遠遠不用擔心這些問題，因爲目前的腦機接口技術還遠做不到科幻電影中的程度，而且腦機接口技術目前并不面向普通人，大部分腦機接口僅僅是用來幫助有障礙人士更好地生活。那未來呢？随着腦機接口技術的進一步發展，它大概終究會有進入普通人生活的一天。
但我們可以借鑒 2009 年《自然》（Nature）論文中提到的一句話：" 腦機接口确實帶來了一些倫理問題，但是這些問題從來就不是新鮮的挑戰。"在醫學、科學領域，已經有太多類似的案例，在一項技術真正步入大衆市場前後，與之相關的規範約束也會日漸完善，我們隻需密切關注，不必提前恐慌。
參考文獻
[ 1 ] https://neuralink.com/
[ 2 ] https://www.reuters.com/science/elon-musks-neuralink-gets-us-fda-approval-human-clinical-study-brain-implants-2023-05-25/
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[ 7 ] https://www.scientificamerican.com/article/elon-musks-pig-brain-implant-is-still-a-long-way-from-solving-paralysis/
[ 8 ] https://www.wired.com/2002/09/vision/
[ 9 ] Clausen J. Man, machine and in between [ J ] . Nature, 2009, 457 ( 7233 ) : 1080-1081.
策劃制作
本文爲科普中國 - 星空計劃作品
出品｜中國科協科普部
監制｜中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司
作者丨科學邊角料 科普創作者
審核丨陶甯 中科院生物物理研究所 副研究員
責編丨丁崝
策劃丨丁崝
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