脑机接口技术：正从科幻逐步走向现实

对此，中科院深圳先进技术研究院脑功能图谱与行为研究中心首席研究员李骁健博士在芯智讯主办的“2020第四届生物识别技术与应用高峰论坛”上表示，要实现这些科幻片中情节并非完全不可能，但是距离实现还非常的遥远。而目前的脑机接口已经可以在一定程度上实现：弥补收发信息器官的带宽差、替代受损伤的收发信息器官、不依赖收发信息器官直接和外界通讯。

△中科院深圳先进技术研究院脑功能图谱与行为研究中心首席研究员李骁健博士

由于大脑的信息的收发是通过神经元来完成的，所以脑机接口需要通过“传感器”来监听神经元的活动，而传感器（神经电极）距离神经元越近，信号的清晰度就会越高。

因此，脑机接口技术也分成了非侵入式（脑外）、侵入式（通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层）和半侵入式（将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外）。

相比之下，侵入式的脑机接口门槛较高，但是信号的清晰度也更高。Space X及特斯拉创始人埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink选择的就是侵入式脑机接口技术。其最新的技术是利用一台神经手术机器人向人脑中植入数十根直径只有4-6微米的“线”以及专有技术芯片，然后可以直接通过无线的形式读取大脑信号。与以前的技术相比，新技术对大脑的损伤更小，传输的数据也更多。

正如前面所提到的，由于侵入式脑机接口的门槛较高，目前主要是欧美企业在做，国内企业几乎没有涉及。即便是非侵入式的脑机接口技术，国内从事的企业也并不多。

据李骁健博士介绍，目前中科院深圳先进技术研究院脑功能图谱与行为研究中心在侵入式脑机接口技术研究方面已经有了一些成功。比如在拟态神经电极阵列制造方面，已经实现具有有机柔性基底，可以完美贴附在脑组织表面，基本可以和脑组织融为一体。电极厚度约 1微米，宽度 5微米，单组 128通道；在高通量神经信息获取和解析系统样机方面，已拥有基于场编程门阵列和USB3.0技术的 1000通道，具有并行获取神经信息的能力的系统样机。每个通道可以达到 30K每秒采样率。具有滤波、实时神经元信号探测和数据压缩功能；在脑内微植入手术机器人方面，中科院已具有 5组独立可编程自动操作的5维度位操作机械臂，定位精度小于 1微米。可同时对小动物的 5个脑区植入电极阵列。

“脑机接口技术并不是一项新技术，早在上世纪60-70年代，为了帮助很多残疾退伍军人，帮助他们生活自理，美国就开始研究运动脑机接口技术。目前在运动脑机接口技术方已经取得了非常大的成功。比如在2012年，第一个脑控机器人成功实现；2016年，第一个人脑控制瘫痪上肢也成功了。”李骁健博士说到。

对于脑机接口的研究，目前除了可以在一定程度上恢复运动功能，同时也可以用在视觉、听觉、语言功能的恢复上，比如：人工耳蜗、人工视网膜、脑起搏器等。2019年第一个人脑神经解码语音合成器研发成功，通过解码与人类下颌、喉头、嘴唇和舌头动作相关的脑信号，可以合成出受试者想要表达的语音。

那么目前的脑机接口技术是否还可以用来治疗脑精神疾病呢？李骁健博士表示，“这可能涉及多脑区协同的问题，现在问题在于我们怎么找到这些靶点，找到了才能做到。”

对于脑机接口技术未来的发展，李骁健博士认为，提供人脑控外骨骼机器人、脑神经与神经形态电子的融合人都将成为可能。另外，植入式的宽带脑机接口装置如果被未来的6G高带宽无线网络充分支持，或可实现多人多地域的脑信息自由交流。

编辑：芯智讯-浪客剑