今年9月19日,脑机接口领域发生了一件里程碑事件:马斯克旗下研究脑机接口的公司Neuralink宣布,已获得一个独立审查委员会的批准,将进行首次人体试验,对渐冻症患者的大脑植入设备。
根据Neuralink公司公布的试验方案,参与试验的志愿者将由机器人外科手术专家在头骨上打两个直径8毫米左右的孔,并在大脑运动皮层上放置两个植入物,每个植入物包含1024个电极通道。整个试验为期6年,其中有18个月的基础研究,和为期5年的跟访。
该事件可谓是脑机接口领域里程碑事件,因为在Neuralink近5年的研究中,已经导致1500只动物死亡,还有爆料称Neuralink和加州大学戴维斯分校在动物试验中虐杀了猴子,试验中的23只恒河猴死了15只,并称Nueralink没有对高侵入性的设备进行充分护理。
在人们对脑机接口的安全性还有质疑的时候,FDA准许Neuralink进行人体实验,表明该技术研究出现重大推进。
在今天召开的第二届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上,上海脑虎科技有限公司创始人、CEO彭雷分享了国内脑机接口研究的最新进展。
“目前市场上侵入式的脑机接口主要有三个技术路线,第一种是硅基硬质电极系统,可以同时记录96个通道,可应用于临床、需要开路。第二个是血管电极系统,可同时记录16通道,第三个是柔性电极,可同时三维记录1024通道,这是三种技术路线在过去十年的发展。”他指出,“第一个技术路线从诞生到现在大概是十年,目前在全球范围植入50个人,Neuralink的柔性深部电极通过手术机器人植入大脑,已获批首次人体临床。我们认为柔性的脑机接口,要解决几个核心问题,第一个是高通量,三个技术路线最多一千通道,最少16个通道,通道数决定你可以读写神经元的数量,从目前来看的话的这是非常小的数量指标,这并不代表最终要把800亿个神经元都记录下来,到底记录多少神经元信号才能解释大脑?没人知道,但是我们知道通道数一定会增长。”
他提出了一个脑机接口的摩尔定律:即每隔18个月可以读写的脑机接口神经元数量细胞应该翻一倍,这是脑虎认为要实现的目标。
其他要解决的核心问题还有低创伤--其实就是手术的植入要实现创口越来越小,未来创口要越来越小甚至变化缝、孔。第三个是长期在体内,这是三个需要长期解决的核心问题。
他介绍说NeuroXess(脑虎)是一家通过柔性脑机接口技术来保护及探索大脑的生命科技公司。创始人是陶虎博士是中科院上海微系统所副所长,传感技术国家重点实验室。脑虎是典型的科学家跟创业者结合创业模式。
他介绍说脑虎采用光刻机制造电极,采用的是MEMS工艺,制造高通量、高密度、超柔性的电极,在植入层面上,脑虎有相对比较独创的技术路线在探索,“因为深部电极要插入大脑皮层,没有办法自己植入,马斯克使用缝纫机机器人,我们也能支持这样的植入方式,但我们也在探索有没有更新的植入方式。我们尝试用蚕丝蛋白--一种深入镶入性的材料来包裹我们柔性电极,植入之后再变软,通过先硬后软的方式,植入皮层的时候可以躲避血管,也可以减少对血管的损伤,现在还只是在实验室的探索,没有转产的技术,但是在方向上值得深入的研究。”他介绍说。
他介绍说脑虎已经推出了完整的工业化解决方案,“脑机接口应该包括的整体生态非常完整,硬件层面需要有电极,植入体是一个三类医疗器械能够上临床,芯片在里面能够实现高通量的采集,外端的手术机器人可以实现视觉引导下的微视的导入,它的外射和还有脑电等等,所以硬件具有一系列的生态,我们全部都把它做出来了,软件也非常重要,这个领域是我们很想做的事情。”他强调,“脑科学里面过去没有形成面向全球的开源数据和算法,为什么AI在过去一年快速发展?因为AI有成熟的底层生态,包括上面的大模型应用,包括算法级分享都有 ,而脑科学没有。我们希望把这套算法、云跟数据做一套平台,以此推动国内脑机接口的发展。”
“脑虎做的动物实验已经覆盖了小鼠、兔子、狗、猴,临床实验上,目前我们在国内最领先,已经完成了一系列上人实验。”他指出,“脑虎在小狗和恒河猴上做的实验显示解码专准确度很高,脑虎用全套制研的电极植入体脑电算法平台,植入了一次两岁的拉布拉多训练它在跑步机上走路,走路的过程中去解码运动区的脑电源区的信号跟步态的关节关系,实现了80%以上的轨迹相关性,此外,脑虎第二个成果是今年7月份植入了7岁的恒河猴,训练了100天,猴子先学会打乒乓球,连续十次接球100%接球成功。”
他透露目前脑虎已经进行了脑机接口上人实验,是脑虎跟华山联合做的实验,用的电极植入系统。
在脑机接口圆桌论坛中,彭雷表示脑机接口率先产业化的一定是消费场景,这是行业里的共识,侵入式的想象空间更大,天花板更高,未来十年、十五年很多技术一定会到临界点,AI出现强人工智能也是未来三五年的事情,当这个技术突破之后,下一步人类要解决的就是脑科学的问题,包括大脑如何工作?这个问题的探索在未来三十年都会持续探索,随着医学的进步,身体的绝大部分器官都可以被修复甚至是被更换,剩下就是大脑!这个想象空间天花板非常高,但是也需要一个耐得住寂寞的公司五年十年的往下走。因为它的天花板足够高,目前市场上能够找到十五、二十年的方向不是那么多,脑虎有信心,也看得远。