用意念操控萬(wàn)物的“腦機(jī)接口”，就這樣離我們更近了？！

據(jù)央媽最新報(bào)道，我國(guó)已成功開展首例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)——

一位因意外事故導(dǎo)致四肢截肢的男子，現(xiàn)在僅憑意念就能玩五子棋游戲、發(fā)短信等等。

這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心，聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院以及相關(guān)企業(yè)合作完成。

其成功標(biāo)志著，除了馬斯克的Neuralink，我國(guó)成為全球第二個(gè)進(jìn)入侵入式腦機(jī)接口技術(shù)臨床試驗(yàn)階段的國(guó)家。

而且所植入的神經(jīng)電極目前全球尺寸最小、柔性最強(qiáng)——

植入體僅硬幣大小（為Neuralink產(chǎn)品1/2），超柔性電極約為頭發(fā)絲的1/100（超過Neuralink百倍）。

對(duì)于這一新進(jìn)展，網(wǎng)友們除了紛紛感嘆科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，更有腦洞大開的同學(xué)表示：

• 以后能直接把課本植入進(jìn)去了（不想學(xué)可以直說~doge）

幻想歸幻想，但目前已經(jīng)能確定下一步研究方向——

• 短期會(huì)嘗試讓受試者使用機(jī)械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。
• 長(zhǎng)期還可能涉及對(duì)復(fù)雜物理外設(shè)進(jìn)行控制，例如對(duì)機(jī)器狗、具身智能機(jī)器人等智能設(shè)備的控制，拓展生活邊界。

而以上這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，均離不開團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口軟硬件方面所取得的突破——

用上了半導(dǎo)體加工工藝

作為一種侵入式腦機(jī)接口（需要通過微創(chuàng)手術(shù)將電極植入大腦），團(tuán)隊(duì)在硬件設(shè)計(jì)上核心追求一個(gè)目標(biāo)：

• 最大程度降低對(duì)腦組織的損傷

就是說，所植入的神經(jīng)電極需要盡可能小、盡可能柔軟。

而經(jīng)過不懈努力，團(tuán)隊(duì)新研制的神經(jīng)電極已達(dá)到“全球尺寸最小、柔性最強(qiáng)”的水準(zhǔn)。

其橫截面積僅為Neuralink所使用電極的1/5—1/7，柔性超過Neuralink百倍，尺寸僅約頭發(fā)絲的1/100。

并且新研制的植入體僅硬幣大小，直徑26毫米、厚度不到6毫米，是全球最小尺寸的腦控植入體，為Neuralink產(chǎn)品的1/2。

按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)的說法，半導(dǎo)體加工工藝+先進(jìn)技術(shù)，電極進(jìn)入大腦后“幾乎沒有異物感”。

• 神經(jīng)電極利用了半導(dǎo)體加工工藝，將電極尺寸加工到跟大腦中神經(jīng)元組織相似的大小。
• 同時(shí)，神經(jīng)電極的柔軟程度，跟大腦神經(jīng)元之間相互作用、相互碰撞的力是同樣量級(jí)。這樣保證它既小又柔軟，在大腦中可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。

當(dāng)順利完成電極植入后，接下來的問題是如何保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

要知道馬斯克的Neuralink在這方面已經(jīng)翻過車，幾乎臨床試驗(yàn)剛迎來100天，受試者體內(nèi)的電極連接線就出現(xiàn)“脫落”現(xiàn)象。

而導(dǎo)致各種故障的最大因素，無(wú)疑在于一般的微尺度傳感器容易被體液腐蝕。

對(duì)此，團(tuán)隊(duì)依舊是在設(shè)備工藝和結(jié)構(gòu)等方面下功夫。

• 我們把半導(dǎo)體領(lǐng)域的一些可靠標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)，引入到核心器件的加工中，保證了良好的生物相容性，良好的精細(xì)信號(hào)采集能力。

一言以蔽之，由于引入了半導(dǎo)體工藝，新的神經(jīng)電極具備長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)采集能力。

研究人員透露，目前這款設(shè)備植入腦中的使用壽命為5年。

另外除了硬件，團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化算法來保證實(shí)時(shí)人機(jī)交互。

其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是實(shí)時(shí)在線解碼，即系統(tǒng)需在十幾毫秒窗口期內(nèi)完成神經(jīng)信號(hào)的特征提取、運(yùn)動(dòng)意圖解析及控制指令生成全流程。

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)面臨的核心挑戰(zhàn)是：建立毫秒級(jí)高精度響應(yīng)的閉環(huán)控制鏈路，適應(yīng)神經(jīng)信號(hào)的非平穩(wěn)性。

對(duì)此，團(tuán)隊(duì)通過自主研發(fā)的在線學(xué)習(xí)框架，創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)解碼器的動(dòng)態(tài)優(yōu)化（采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制）。

總之在最新臨床實(shí)驗(yàn)中，這位因高壓電事故導(dǎo)致四肢截肢的37歲男性已經(jīng)初步驗(yàn)證了設(shè)備的有效性及穩(wěn)定性。

團(tuán)隊(duì)表示，自今年3月其大腦植入腦機(jī)接口設(shè)備以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，術(shù)后至今一個(gè)多月未出現(xiàn)感染和電極失效的情況。

而且僅用2—3周的適應(yīng)性訓(xùn)練，受試者便可以通過意念控制觸摸板在電腦上下象棋、玩賽車游戲等。

• 達(dá)到了跟普通人控制電腦觸摸板相近的水平。

不過有一說一，相關(guān)效果仍然需要更長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證~

還能繼續(xù)升級(jí)換代

事實(shí)上，在正式展開臨床試驗(yàn)前，該設(shè)備的安全性和功能性已經(jīng)在獼猴中得到驗(yàn)證。

當(dāng)然更關(guān)鍵的是，它還驗(yàn)證了植入體通過二次手術(shù)升級(jí)換代的可行性。

具體而言，當(dāng)?shù)谝淮沃踩肫椒€(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間后，研究人員將植入體從獼猴大腦中安全取出；然后更換新植入體并在同一個(gè)顱骨開孔位置完成二次植入。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，術(shù)后系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定，同樣未出現(xiàn)感染和電極失效的情況。并且經(jīng)過特殊訓(xùn)練的獼猴，也能快速適用新系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)“意念控制”光標(biāo)移動(dòng)。

也就是說，即使5年設(shè)備試用期到了，也能繼續(xù)更新?lián)Q代。

未來，該研究有望顯著改善完全性脊髓損傷、雙上肢截肢及肌萎縮側(cè)索硬化癥患者等群體的生存質(zhì)量。