很多人或许还记得当年风靡全球的科幻电影《黑客帝国》，电影中令人惊艳的脑机接口技术如今开始走进现实。1月30日，Neuralink（神经连接公司）创始人埃隆·马斯克在社交媒体平台上宣布，该公司研发的脑机接口芯片“心灵感应”（Telepathy）首次植入人类大脑，植入者恢复良好，已初步检测到预想中的大脑神经元尖峰信号。虽然这个结果只是初步的，还不知道后续大脑神经元的信号是否能指令肢体活动，但已足够吸引眼球。

脑机接口技术究竟能给人类带来什么？在人体试验如愿以偿之后，会不会打造出“超级人类”，从而引发不可控的后果？今天我们请知名科普作者张田勘来聊一聊脑机接口在科技领域引发的期望与担忧。

 

（1）脑机接口技术主要分两种

脑（人）机接口（BCI）也称大脑端口或脑机融合感知，是把大脑神经信号与外部机械直接交互起来的技术。它分为单向脑机接口（计算机接收大脑传来的命令或发送信号到大脑，但不能同时发送和接收信号）和双向脑机接口（允许大脑和外部设备之间进行双向信息交换，就像人的大脑既发出行动指令，又能感受身体各部位传达到大脑的感觉）。

脑机接口的概念其实很早就出现了，最先由美国加州大学洛杉矶分校的计算机科学家雅克·维达尔在1973年提出。他认为，通过放置在头皮上的电极可检测到大脑发出的实时信号，经破译后能用于控制计算机。但是，后来的生物医学研究人员认为，脑机接口最有可能实现的目标是，帮助四肢残疾和脊髓受损的人重新支配上下肢，以完成各种生理功能。

经过多年反复验证，研究人员在探索脑机接口路径的过程中形成了两种技术路线，一是植入式（侵入式），二是感应式（非植入式或非侵入式）。

植入式脑机接口的优势是可以获取高质量、高时空分辨率的神经信号，从而获得精细的大脑信息，但这种技术难度高、风险大，属于脑机接口领域最硬核的方向。而感应式脑机接口无需在颅骨开孔，是通过脑电图、核磁共振等方式获取神经系统信息，这种技术风险低，但由于隔着颅骨，只能获取大范围脑区的宏观活动，获取的信息有限。举例来说，感应式脑机接口听见的是合唱，而植入式脑机接口可以选择性地听见独唱。

此次，马斯克的神经连接公司所做的脑机接口试验就是典型的植入式。植入手术需要人类外科医生和机器人配合，外科医生先在患者的头骨上切开一个洞，再由手术机器人R1将一枚硬币大小的植入物N1植入患者大脑。除了前期的准备和开颅工作，手术机器人将芯片植入大脑的过程用时约15分钟。

植入完成之后，N1内的芯片会把记录到的大脑信号即患者的意念（脑电波信号），无线传输到神经连接公司的解码运动意图应用程序上。应用程序对大脑信号进行解码，再通过蓝牙控制外部设备，让患者去做自己想做的事，如控制鼠标和键盘等。

虽然植入式脑机接口具有更广阔的技术前景，但在其取得重要突破之前，感应式脑机接口仍是市场主流。

 

（2）更早更实用的研究有很多

从严格意义上来说，神经连接公司此次的试验并非人类大脑首次植入脑机接口芯片。早在2015年，美国加州理工学院的神经科学家理查德·安德森就在一位四肢瘫痪患者的大脑中成功植入了芯片，并通过芯片传递出的信息指挥手端起杯子，喝了一口冰啤酒。

最近几年，脑机接口领域的竞争可谓白热化，有些公司和医院的脑机接口技术已经达到了实用的临床效果。

2021年，美国斯坦福大学的里希纳·谢诺伊团队研发了一个脑机接口系统，可以直接嵌入大脑皮层。通过这个植入电极采集大脑运动皮层的神经活动，再使用递归神经网络算法解码出“手写”笔迹，就能将患者大脑中的意念快速转换为计算机屏幕上的文本。

谢诺伊团队给患者大脑植入芯片，让患者根据文本在意念中对着屏幕“写”字，芯片就会记录人在这时发出的大脑信号并传导到电脑。电脑会记录每个字母在大脑内对应的“记忆点”，即脑电波的形态和峰值，最终，通过分析转换为文本，在电脑屏幕上显示出来。在不断调试和优化后，参与试验的瘫痪患者用意念“写”字的速度刷新了纪录，每分钟可以写大约90个字母，准确率超过了99%。两相比较，肢体健全的人用智能手机每分钟可打23个单词，参与试验的瘫痪患者每分钟能用意念“写”18个单词，这表明后者已经可以与前者实现正常速度的语言交流。与植入大脑芯片无线连接的电脑是小型电脑，可以外挂在患者的脑后、胸部、背部。

2022年7月6日，在美国纽约西奈山医院，由卡耐基梅隆大学机械工程教授韦伯和西奈山康复创新中心主任普特里诺领导的小组把Synchron公司研发的一个长1.5英寸（3.81厘米）的电子元件stentrode，植入了一位肌萎缩性侧索硬化症（渐冻症）患者的脑部血管。此前，该公司在澳大利亚已为4名患者完成了同样的手术。医生用电线将stentrode和之前已植入患者胸部的设备相连。stentrode可以读取脑部神经元发射的信号，而胸口的计算设备则放大这些信号，然后通过蓝牙传输给电脑或智能手机，帮助渐冻症患者用意念上网、发邮件、发短信。只不过，目前植入的stentrode和胸部连接的解码器算法能力有限，不能进行整句输入和翻译，患者只能在屏幕上逐一挑选字母。

这些研究均表明，在植入式脑机接口领域，很多公司都比马斯克的神经连接公司做得更早，而且更实用。

（3）中国领先探索不伤大脑微创技术

如前文所说，植入式脑机接口与感应式脑机接口相比，前者收到的大脑信号更强烈，因而更容易接收并将大脑信号传递给计算机，指挥机械臂、机械手或橡胶手做出动作，如吃饭、行走、写作（敲击键盘）等。不过，植入式脑机接口最大的短板是，可能对人造成伤害。

有消息披露，在人体试验之前，马斯克的神经连接公司对动物试验脑机接口芯片造成了1500只动物死亡。2022年2月，美国医师医药责任协会指控神经连接公司和加州大学戴维斯分校在2018年至2020年间对23只猴子进行侵入性和致命的大脑试验，违反了美国《联邦动物福利法》。

尽管这一指控最后不了了之，但引发了人们对植入式脑机接口安全性的较大担忧。在这种形势下，一种新的方式产生了——位于植入式与感应式之间的微创植入式脑机接口，它既能有效收集大脑信号，又不会伤害大脑。在微创植入式脑机接口领域，中国研究人员走在了前列。

2023年10月24日，清华大学医学院洪波教授带领团队设计研发的无线微创植入脑机接口NEO，在宣武医院进行了首例临床植入试验。2024年1月29日，联合团队宣布首例患者脑机接口康复取得突破性进展。

脑机接口NEO是一个系统，分体内和体外两部分，通过微创手术将体内机（仅两枚硬币大小）埋在颅骨内，电极覆盖在硬膜外（硬膜位于颅骨和大脑皮层之间），能够保护神经组织，又不损伤大脑细胞。首例植入的患者因车祸引起颈椎处脊髓完全性损伤，四肢瘫痪已14年。芯片植入后，成功采集到了患者感觉运动脑区神经信号。患者于术后10天出院回家，在家中，体外机隔着患者头皮给体内机供电，并将接收到的脑内神经信号传送到电脑或手机上，再由APP借助解码算法实现脑机接口通信。NEO系统采用了近场无线供电和通信技术，植入颅骨的体内机无需电池，因此也能防止电池的老化损害大脑，而且，体外充电可以让患者终生使用体内机。经过3个月的脑机接口康复训练，患者成功通过脑电活动驱动气动手套，自己喝水，气动手套接收大脑抓握指令的解码准确率超过90%。

紧随宣武医院之后，脑机接口NEO第二例脊髓损伤患者植入手术于2023年12月19日在天坛医院成功实施，目前患者正在居家康复训练中。这项无线微创脑机接口的临床试验也分别通过了宣武医院、天坛医院伦理审查，并进行了国际和国内植入医疗器械临床试验注册。

（4）“半人半机器人”是野心还是科学

从深远角度看，脑机接口是脑科学研究的一种，在人的大脑中植入芯片首先是为了治疗疾病。治疗疾病具体可以分为几类：一是帮助残疾人获得正常的生理功能和生活能力；二是帮助残疾人学习，如翻书和写文章；三是治疗大脑中因神经递质的产生和输送困难而导致的各种神经精神疾病。

在帮助残疾人方面，脑机接口可以把大脑的意念和思维（表现为大脑的生物电信号）传递给计算机，再由计算机解码大脑信号，传递给假肢或机械臂、机械脚，以完成吃饭、喝水、走路等正常生理功能，甚至从事轻量级的运动。

很多疾病都是由于大脑神经元受损造成的，大脑受损后，一些信息不容易传递到四肢，同时可能损害大脑中枢内的神经递质传递，导致思维混乱。所以，如果通过大脑芯片能补充和增强大脑信息传输，就可以治疗大脑疾病，包括卒中、药物成瘾、帕金森病、癫痫、自闭症、渐冻症，以及因大脑、脊髓损伤而导致的瘫痪和行动不便等。

2021年，美国一位肢体残疾人参与脑机接口试验

脑机接口还可能有更多的用途。马斯克和一些人提出，可以创造脑机相融的半人半机器人，通过对大脑植入芯片，创造出一批记忆增强、灵魂永生、行动能力超强的超级人类，或者通过大脑植入物操控任何设备以及让人类与人工智能实现某种共生。

然而，脑机接口无论是用于治疗疾病，还是创造半人半机器的“超人”，都需要伦理的规范和制约。在治疗上的伦理难题是，如果植入式脑机接口伤害到人该如何处置？脑机接口研究要遵循医学上先从动物试验再到人体试验的原则，并且要通过伦理委员会的审查，需要明确证明这种技术和设备为患者带来的益处要明显大于弊处。因此，中国的脑机接口NEO开展的两个手术都经过了医院的伦理审查和批准。

而对于创造半人半机器的“超人”的研究，更需要进行伦理审查和制定规范，否则只是为了满足野心，而不能成为真正的科学。如果无法控制那些具有超强记忆力、学习能力、反应能力、感官知觉的“超人”，很有可能给整个人类社会带来灾难。虽然这只是一种假设，但提前做好心理和制度准备非常重要，就像人类必须为人工智能的发展制定伦理规范一样。

2023年12月，中国国家科技伦理委员会人工智能伦理分委员会研究编制了《脑机接口研究伦理指引》，生命科学伦理分委员会研究编制了《人-非人动物嵌合体研究伦理指引》，供相关科研机构和科研人员参考使用。由此可见，新科技的发展不能不受控制、不顾一切，脑机接口技术必须审慎推进，最大可能地预防和规避风险。国家加强对脑机接口技术发展的监管，社会加强对其科技风险的监督和关注，显得尤为重要。总之，脑机接口技术等高新技术的发展，不能被无所顾忌的激进研究者和公司所左右，而应以提高人类福祉为最高目标，走上正确道路。

供图/视觉中国