热点 马斯克旗下公司脑机接口产品已进行首例人体移植!脑机接口研究领域风正起
当地时间 1 月 30 日,埃隆·马斯克在个人社交平台上发布信息称,他旗下的脑机接口公司“神经连接”(Neuralink)公司进行了脑机接口设备的首例人体移植,移植者目前恢复良好。据马斯克介绍,“神经连接”公司的首款脑机接口产品名为“心灵感应”,大脑植入设备后,只需通过意念就能控制手机、电脑,并通过它们控制几乎所有设备。失去四肢功能的人群将是这款产品的首批使用者。
近期,我国在脑机接口领域也取得了新突破!1月30日,首都医科大学北京宣武医院与清华大学团队共同宣布,全球首例通过植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗的四肢截瘫病例,在行为能力康复上取得突破性进展,实现自主脑控喝水。
宣武医院团队介绍,该项目实现两大突破。首先,团队在植入脑机接口的过程中,将内机埋在颅骨内、电极覆盖在硬膜外,这样在保证颅内信号采集质量的同时,还能不破坏神经组织。其次,通过近场无线供电和信号传输,植入颅骨的体内机无需电池驱动。
脑机接口究竟是一项怎样的技术?未来应用前景如何?《健康报》2023年3月曾邀请专家对此进行过解读——
近年来,脑机接口已成为世界各国脑科学领域的热门议题。自二十世纪七八十年代以来,这项前沿技术日趋成熟,从实验室走向了产业界。2017年,特斯拉创始人马斯克宣布创立Neuralink公司,并投入巨资进行各项脑机应用研发,将这项技术带入了公众视野,受到社会各界关注。
脑机接口通过采集人中枢神经系统的生理信息,可将神经活动转换为控制命令,建立中枢神经系统与外部环境的直接信息通路。在不依赖常规脊髓或外周神经传感通路的条件下,实现脑与外部设备的交互和反馈,有望引领人机交互的变革。
脑机接口是未来生命科学和信息技术前沿交叉的代表性技术,涉及信息科学、神经科学、临床医学等多个学科共融演进,同时,也被视为神经修复和康复的潜在工具,得到世界各国的重视。目前,在美国、日本及欧洲多个国家,脑机接口相关的神经记录和刺激装置已获得政府资助,不仅被列入各类脑计划项目,还在军事领域进行了创新应用。
目前,我国已将脑机接口纳入“科技创新2030”重大项目所布局的重要研究领域,针对脑机接口涉及的神经机制、编解码机制等基础原理和重要应用,从国家规划到科学基金的顶层设计,全面推进脑机接口研究。
在医学领域,脑机接口的应用主要集中在对运动和认知功能的改善、康复和替代方面。例如,结合运动想象、视觉诱发电位等脑机接口实验范式和外骨骼、拼写输入器等输入输出设备,已成功辅助卒中、截肢、“渐冻症”等患者实现“心想事成”的机械臂操控或文字输入,同时还可帮助患者提升康复效率。深部脑刺激器在癫痫、帕金森病的治疗中大显身手,结合脑机接口的神经反馈训练,正应用于抑郁、焦虑、自闭等认知和神经功能障碍的辅助治疗。在不远的将来,脑机接口有望为临床治疗与功能康复提供更多新路径、新工具,在神经系统疾病的防、诊、控、治、康方面发挥更大作用。
作为横跨理、工、医多个学科大类的交叉前沿技术,脑机接口的发展得益于各基础支撑领域飞速进步,同时需要跨学科、跨行业的研究和开发人员携手攻关,而标准是技术领域的国际“通用语言”。统一、规范的脑机接口术语概念、基础架构、数据协议、硬件系统、软件算法等系列标准,将为行业发展奠定“沟通”基础,它们也将成为推进研究创新突破和技术转化应用的重要保障。
以脑电采集这一脑机接口中最常见的输入端为例。脑电采集经典设备多借鉴脑电图仪的既有标准规范,不仅无法满足脑机接口在多通道、多范式、多模态、高密度、高分辨、高响应方面的新要求和新趋势,还缺乏在传感器接口、数据传输协议、文件格式规范方面的统一标准,使得电极等传感模块无法通用,数据难以互通,性能测试缺乏基准,这为技术创新、产业转化和认证监管带来诸多负面影响。
如今,多学科技术共同支撑着脑机接口领域蓬勃发展,然而我们也必须未雨绸缪,警惕来自不同领域的潜在风险。开展应用场景和实例分析,进行安全、风险以及伦理层面的标准、指南研究,把握提前防范脑机接口产品与行业风险的战略主动。
脑机接口的风险可能来自生命科学和信息科学两大方向,我们需要面对的问题不仅涉及经典医学伦理,还要面对生物数字融合带来的前所未有的伦理议题。例如,我们不仅需要考虑脑机接口涉及的电极和各类刺激给大脑带来的短期和长期影响,以及其与临床治疗效果间的风险受益比问题,还需要严格保护人们在学习、记忆、决策相关神经数据的隐私,避免泄露用户意图甚至用户身份。
作为颠覆性前沿技术,脑机接口还涉及人主观能动性的改变及潜在纠纷的权责归属问题。一方面,影响自主意识会引发社会问题;另一方面,技术滥用还会增加意识形态风险。
脑机接口实现了大脑与人工智能的深度耦合,由人脑和人工智能共同决策。而当错误决策产生不良后果时,如何从法律和技术层面追责,将成为重要问题。脑机接口作为“读取”和“写入”脑内信息的新型工具,若被不法分子利用,将对现有社会架构造成冲击,影响国家安全。在社会层面,脑机接口技术的可及性、公平性备受关注。脑机接口产品将有望提升人类认知能力、促进疾病康复,而这将在脑机接口和非脑机接口用户间引入潜在的歧视、偏见与不平等竞争,影响社会公平,甚至引发新的社会矛盾。
“谁制定标准,谁就拥有话语权;谁掌握标准,谁就占据制高点。”在科学研究和行业发展中,这绝不是一句空话。标准是世界“通用语言”,在构建人类命运共同体中扮演着重要角色。脑机接口技术诞生半个世纪以来,走过了原理假设、技术验证阶段,正进入国际标准竞争与合作阶段,来到了产业舞台的中央。
如今,脑机接口的国际标准化竞争如火如荼。各大国际标准化组织高度关注并争相设立技术研究和标准制定工作组并抢占先机。美国主导的IEEE(电气和电子工程师协会)于2018年抢先建立了针对关键术语和核心概念,以及针对植入式神经接口的工作组。紧随其后,国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)于2019年联合设立了脑机接口专家组,对该项技术的标准化需求开展专项调研。国际电信联盟(ITU)建立与ISO和IEC的联络沟通机制,同步开展工作。脑机接口国际标准化正以燎原之势蓬勃发展,背后则是新兴技术和产业发展领域话语权、管辖权的激烈竞争。
面向世界前沿科技,在新一代科技革命和产业变革引发的技术和市场竞争中,推动涵盖学术、科研、临床、产业、监管等多方统筹联动,积极参与国际标准制定,是把握脑机接口主动性和先导权的关键。
那么,我国又具备哪些竞争基础呢?在学术领域,近年来,清华大学、浙江大学、天津大学、华南理工大学、电子科技大学和中国科学院等团队在通讯算法、传感技术和临床应用方面取得突破。在产业领域,多家科技公司发布医疗、教育类新产品,并已在国内市场取得领先优势。然而,在神经传感与芯片等核心技术方面,我国仍高度依赖于国外供应商,亟待突破“卡脖子”问题。同时,脑机接口牵涉人的情感、认知、记忆等密切涉及用户安全、隐私等重大伦理和人权问题,相关标准化议题备受欧美关注。
标准化战略是国家发展战略的重要组成部分。当前,我国科研工作者正积极投身于国际和国家标准化工作。2021年10月,我国专家组成功立项首个脑机接口ISO国际标准,笔者担任牵头人。历经2021年末ISO和2022年初IEC两次激烈的陈述答辩和投票环节,好消息终于传来,我国成功获批承建联合两大国际顶级标准化组织的脑机接口标准化委员会。国家标准化管理委员会同步成立对口的国家标准分委会,形成了国内外统筹联动的根据地,对协调国内各行业与专家意见,形成一致的国内外标准化口径具有里程碑意义。
2022年7月,国家发展改革委、科技部、国家卫生健康委等16部门联合印发《贯彻实施〈国家标准化发展纲要〉行动计划》,国家卫生健康委编制《“十四五”卫生健康标准化工作规划》,以标准化助力实施健康中国战略。国家政策层面的顶层设计是技术标准制定实施、贯彻落实的依据与保障。作为典型的变革性前沿技术,脑机接口领域原始创新与技术转化、产业发展紧密结合,上述标准将为研究者、生产者和使用者提供关键参考和依据,推动这一新兴技术快速健康地发展。未来,我们将通过建立多学科、跨行业、懂标准的专业队伍,打通创新链、产业链、标准链,实现“三链融合”,在从“中国制造”走向“中国创造”的道路上,脑机接口将有望留下浓墨重彩的一笔。