猴子只要“想一想” 就能吃到食物

谈及脑机接口，外界的第一印象，可能是马斯克让猴子实现“意念打字”的场景。不过，最近让外界惊艳的，是来自中国的团队。

5月4日，全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功，该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂，这对推动脑科学领域研究具有重要意义，标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。

(相关资料图)

此次试验由南开大学段峰教授团队牵头，与中国人民解放军总医院（301医院）、上海心玮医疗科技股份有限公司联合完成，突破了血管内脑电信号采集、介入式脑电信号识别等核心技术。从视频资料来看，这只手术后的猴子，只需要“想一想”，就能让机械臂把食物送进口中了。

这项技术在医疗、军事等多个领域的应用空间非常广泛，如可帮助脑卒中、渐冻症等患者康复，甚至未来能将人类的思考、意识、记忆存储下来。这一系列听起来非常神奇的成果，已经开始实现。一些科幻大片里的场景，也许距离我们没有那么遥远。

猴子只用“想一想”，就能吃到食物。

介入式脑机接口的突破

脑机接口指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。目前脑机接口主要有3种，包括侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。由“硅谷钢铁侠”马斯克及科学家团队创立的Neuralink，就是少数从事侵入式脑机接口研发的企业代表。

不过，侵入式脑机接口创伤大，例如Neuralink公司侵入式脑机接口试验猴已有多只死亡，该公司的人体试验也迟迟未获得美国食品药品监督管理局的许可。非侵入式脑机接口易受大脑容积导体效应的影响，脑电信号长期稳定性差。而介入式脑机接口是通过微创介入方式，将血管穿刺小口，通过类似心脏支架介入的微创手术实现脑机连接。这种方式的创伤较侵入式脑机接口更小。

此次段峰教授团队牵头研发的介入式脑机接口试验，是通过介入手术将介入脑电传感器贴附在猴脑血管壁上，无需开颅手术即可采集到颅内脑电信号，兼顾了安全性、识别稳定性。

段峰长期从事脑科学、机器人技术等方面的研究。实际上，上述3种脑机接口方式，他都尝试过。

早在2014年夏天，段峰研究团队在南开大学就完成了“脑控汽车”的试验。试验人员头戴装有16个采集点的脑电信号采集设备，通过脑电信号对一辆装有计算机处理系统、车载电控单元等装置的汽车进行“发号施令”，汽车在人脑的操控下能够准确执行启动、直线前进、直线倒车、刹车、车门上锁或解锁等规定指令。据介绍，该成果在国内首次实现人脑驱车及脑电信号与汽车系统的“联结”，这有望彻底改变“手”“脚”并用的驾车模式，让肢体残障人士的“驱车梦想”不再遥远。

段峰团队还在大鼠身上做了侵入式脑机接口的试验，可以实现“人想往左，大鼠往左；人想往右，大鼠往右”。在这之后，团队对侵入式脑机接口的情况也非常了解了。

“这种试验实时性、信号稳定性、准确性都很好，因为是在脑内，没有外界干扰，但它的伤害性很大，老鼠做完试验以后，还有其他后期的一些影响，我就没有在这条路上再往下走了。”段峰对《中国经济周刊》记者说，“我就在想，怎么能找到一个识别脑电交流信号准确、伤害性又小的方式，那就只有在血管内。用这种方式，能测到脑电信号，又没有做开颅手术，没有伤害脑。”

在羊身上完成了介入式脑机接口动物试验后，团队才开始在非人灵长类动物身上试验。

不过，若要将技术应用到临床，实现产业化，可能还需要走较长的一段路。这涉及政策支持、资金支持、人员匹配、法律法规建设等一系列配套建设。

“在临床上，我们没有先例，并且还有未来人体试验、志愿者审批等一系列问题。这不单单涉及技术，是一个综合体。”段峰说道。

目前，国内外都在围绕脑机接口技术进行争夺。全球已有多家企业完成脑机接口动物试验，其中包括Neuralink、BrainCo和Synchron等。我国也有多项成果，如2006年，清华研制成功脑机接口系统可用“思维”踢足球；2014年，我国首次成功在脑中植入电极用意念控制机械手臂；2021年，天津大学神经工程团队的“Enhance decoding of pre-movement EEG patterns for brain-computer interfaces”研究论文，被英国物理学会出版社授予“CHINA TOP cited paper award 2021”，该奖项旨在表彰研究人员发表的最具影响力的论文。

在未来，我们有可能实现“人脑中植入芯片”吗？

段峰认为，这个设想不是卡在技术上，而是面临资金、政策、法律法规、伦理等方面的约束。“这种试验非常烧钱，可能数亿元都不够。还需要人才的适配，这不是看你毕业于985、211、发多少SCI论文，而是需要具有工程经验的复合型人才。”

“在人脑中植入医疗器械现在已经不是禁区，当下已经有了很多成熟的产品，只是在于植的东西是芯片还是其他？”上海心玮医疗科技股份有限公司相关负责人张涵告诉《中国经济周刊》记者。

他也认为，从技术角度来说，在人脑中植入医疗器械是可能实现的，但核心的是要考虑伦理、安全性、使用目的等方面的问题。

医疗器械上市公司心玮医疗为本次试验提供了设备技术支持。在张涵看来，若要促进脑机接口技术的进一步发展，各方合作非常重要。“这次试验涉及采集信号的仪器、解码信号的仪器、算法等，也涉及医学、生物、计算机、生物化学等多个学科。合作是非常重要的，需要大家共同把交叉学科做起来。基础研究对我们产业方来说是非常重要的支持，如果没有这些东西的话，产业方能做的事情就很受局限。”

他也直言，目前从产业端来说，国内外可能还谈不到成熟的盈利模式和业务模式，因为大家都在探索阶段。

“除了脑机接口，我们也有很多其他项目，这些项目不是每一个都能孵化出成熟的、具有很强商业化和盈利能力的产品，但哪怕10%、20%的项目能够孵化出来，这对于支撑公司长期盈利和发展的意义都巨大。”张涵说，“我们选择脑机接口，因为它跟我们有很多契合点。其器械使用跟我们现有的神经介入产品高度相关，我们的机器人研发团队，也可以在技术上做一些支持，在这项试验上，参与试验的所有人的目标方向是一致的。”

科幻大片场景并不遥远

实际上，段峰不仅在脑机接口技术领域见长，在人工冬眠、记忆移植、飞行器制造等方面均有研究成果。

2022年8月，由段峰团队自主设计研发、国内首款垂直起降喷气动力飞行器在天津试飞成功。据他介绍，传统小型旋翼飞行器载重小，而载重大的直升机起降需要开阔地形。此次试飞的垂直起降喷气动力飞行器，可以解决这两大难题，未来有望应用于空中人员运送领域，比如复杂地理环境救援、城市急救等。

段峰团队还成功实现了让大鼠体温降24℃进入冬眠状态，并且持续24小时，时间是国外小鼠试验的3倍。对于未来人体“冬眠”的需求体现在哪里，他提到了航天事业的应用场景。

最早，欧洲航天局（ESA）曾提出一个从地球一路“睡到”火星的载人探测概念——宇航员冬眠。一般情况下，从地球到火星需要飞行180天左右，宇航员通过服用一种特殊药物进入“麻木”的冬眠状态，随之舱室的亮度变暗、温度大幅度降低以将宇航员身体“冷却”。

这不由让人们想到电影场景：宇航员躺在冬眠舱中，心脏每分钟只跳动3次，体温徘徊在2.78℃，他们在途中只需要摄入最低限度的资源，最后在适当的时候醒来……

“还有很多东西需要一点点做，然后把所有东西串起来，就像下围棋一样，最终形成一个体系。”提到自己的众多研究成果，段峰说道。

他特别提到两点，科学研究国际化、科研成果产业化。

“我们在努力获取一手信息：国际在做什么，我们跟他们有什么不一样，怎么适应中国，怎么差异化发展；产业化方面，我们通过引进消化前沿技术，建立适合国内产业发展的技术，比如实现高端医疗器械的国产化替代，把价格降下来，普惠更多人群。”段峰说道。

他还表示，在这个过程中，因为使用相关产品或技术的用户多了，第一手的临床数据才更充分，然后再根据企业发展面临的需求，研发新产品，促进科研提升。“这是一个双向循环，有技术链和产业链，两者结合，是双链条体系。在这个前提下，会源源不断有新鲜的、颠覆性的东西出来，并且可以落地。”

段峰认为，他可能更像一个“投资人”。“但我投的不是钱，是培养学生，把机会给他们，让他们从事高精尖的技术研发，培养一批‘产业人’，把技术落地，变成产品。”

（文章来源：中国经济周刊）