比馬斯克Neuralink工藝更先進！我國成功開展首例侵入式腦機接口臨牀試驗_風聞

一水 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

用意念操控萬物的“腦機接口”，就這樣離我們更近了？！

據央媽最新報道，我國已成功開展首例侵入式腦機接口臨牀試驗——

一位因意外事故導致四肢截肢的男子，現在僅憑意念就能玩五子棋遊戲、發短信等等。

這項研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心，聯合復旦大學附屬華山醫院以及相關企業合作完成。

其成功標誌着，除了馬斯克的Neuralink，我國成為全球第二個進入侵入式腦機接口技術臨牀試驗階段的國家。

而且所植入的神經電極目前全球尺寸最小、柔性最強——

植入體僅硬幣大小（為Neuralink產品1/2），超柔性電極約為頭髮絲的1/100（超過Neuralink百倍）。

對於這一新進展，網友們除了紛紛感嘆科幻照進現實，更有腦洞大開的同學表示：

以後能直接把課本植入進去了（不想學可以直説~doge）

幻想歸幻想，但目前已經能確定下一步研究方向——

短期會嘗試讓受試者使用機械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。

長期還可能涉及對複雜物理外設進行控制，例如對機器狗、具身智能機器人等智能設備的控制，拓展生活邊界。

而以上這些目標的實現，均離不開團隊在腦機接口軟硬件方面所取得的突破——

用上了半導體加工工藝

作為一種侵入式腦機接口（需要通過微創手術將電極植入大腦），團隊在硬件設計上核心追求一個目標：

最大程度降低對腦組織的損傷。

就是説，所植入的神經電極需要儘可能小、儘可能柔軟。

而經過不懈努力，團隊新研製的神經電極已達到“全球尺寸最小、柔性最強”的水準。

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，尺寸僅約頭髮絲的1/100。

並且新研製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產品的1/2。

按照團隊的説法，半導體加工工藝+先進技術，電極進入大腦後“幾乎沒有異物感”。

神經電極利用了半導體加工工藝，將電極尺寸加工到跟大腦中神經元組織相似的大小。

同時，神經電極的柔軟程度，跟大腦神經元之間相互作用、相互碰撞的力是同樣量級。這樣保證它既小又柔軟，在大腦中可以長期穩定工作。

當順利完成電極植入後，接下來的問題是如何保持長期穩定運轉。

要知道馬斯克的Neuralink在這方面已經翻過車，幾乎臨牀試驗剛迎來100天，受試者體內的電極連接線就出現“脱落”現象。

而導致各種故障的最大因素，無疑在於一般的微尺度傳感器容易被體液腐蝕。

對此，團隊依舊是在設備工藝和結構等方面下功夫。

我們把半導體領域的一些可靠標準、技術，引入到核心器件的加工中，保證了良好的生物相容性，良好的精細信號採集能力。

一言以蔽之，由於引入了半導體工藝，新的神經電極具備長時間信號採集能力。

研究人員透露，目前這款設備植入腦中的使用壽命為5年。

另外除了硬件，團隊通過優化算法來保證即時人機交互。

其中最關鍵的環節是即時在線解碼，即系統需在十幾毫秒窗口期內完成神經信號的特徵提取、運動意圖解析及控制指令生成全流程。

要實現這一目標，團隊面臨的核心挑戰是：建立毫秒級高精度響應的閉環控制鏈路，適應神經信號的非平穩性。

對此，團隊通過自主研發的在線學習框架，創造性實現了神經解碼器的動態優化（採用自適應調節機制）。

總之在最新臨牀實驗中，這位因高壓電事故導致四肢截肢的37歲男性已經初步驗證了設備的有效性及穩定性。

團隊表示，自今年3月其大腦植入腦機接口設備以來，系統運行穩定，術後至今一個多月未出現感染和電極失效的情況。

而且僅用2—3周的適應性訓練，受試者便可以通過意念控制觸摸板在電腦上下象棋、玩賽車遊戲等。

達到了跟普通人控制電腦觸摸板相近的水平。

不過有一説一，相關效果仍然需要更長時間驗證~

還能繼續升級換代

事實上，在正式展開臨牀試驗前，該設備的安全性和功能性已經在獼猴中得到驗證。

當然更關鍵的是，它還驗證了植入體通過二次手術升級換代的可行性。

具體而言，當第一次植入平穩運行一段時間後，研究人員將植入體從獼猴大腦中安全取出；然後更換新植入體並在同一個顱骨開孔位置完成二次植入。

實驗結果顯示，術後系統持續運行穩定，同樣未出現感染和電極失效的情況。並且經過特殊訓練的獼猴，也能快速適用新系統並實現“意念控制”光標移動。

也就是説，即使5年設備試用期到了，也能繼續更新換代。

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索硬化症患者等羣體的生存質量。

參考鏈接：

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/XZq9Ef4WLEvtlP3vVylM8Q

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/EsQHrB6MluyxJl7r3jVy_A