脑机接口技术的四家领跑者
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未来12个月，脑机接口使用者有望增加一倍。目前有好几十家所谓的“神经技术”初创公司，而四家公司在植入装置领域处于领先地位。

Christopher Mims

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一场事关重大的科技竞赛正在人类大脑中展开。

脑机接口已经可以让瘫痪者控制电脑和表达需求，用不了多久，还能让他们在不需要肌肉运动的情况下操纵假肢。

对于这项技术背后的公司来说，未来一年至关重要。

到目前为止，只有不到100人永久植入了脑机接口。在未来12个月内，如果获得美国食品药品管理局(简称FDA)新的试验性使用许可的公司在临床试验中达到目标，这一数字将增加一倍以上。苹果公司(Apple)在5月份宣布，打算使这些植入装置能够控制iPhone和其他产品。

目前有好几十家所谓的“神经技术”初创公司。Paradromics、Synchron、Precision Neuroscience和埃隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink等四家公司在植入装置领域处于领先地位。除Paradromics以外，其他三家公司都已达到将采用相关技术的设备植入人脑的水平。每家公司都有自己的方法，而且都阐述了相信自家产品具有优势的理由。

四家公司都在押注自己的产品最终能够成为一款标准医疗产品，供数万乃至数百万人使用。这场竞赛的奖金十分诱人：摩根士丹利(Morgan Stanley)预计，到2041年，脑机植入市场的年销售额将达到10亿美元。

除追求匹敌人类的人工智能和殖民其他星球（当然，这两个领域马斯克也是鼎力支持）以外，几乎没有什么领域像脑机接口技术这样，在潜力与短期前景之间存在如此巨大的差距。

“有一种愿景认为，脑机接口将成为大众消费品，这是一种你能够向人推销的愿景，”宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的神经外科医生伊恩·卡吉加斯(Iahn Cajigas)说。卡吉加斯曾对大脑植入装置进行过开创性研究，并为少数病人安装过这类装置。“作为一名临床医生，我认为这种说法很危险。”

他强调，这些装置是医疗产品，伴随着接受脑外科手术带来的种种风险，包括感染。“如果你是一个没有任何疾病的年轻人，只因为你在逛商场，你想更好地操作手机，就冒着风险做脑部植入，这种做法在现实世界中恐怕没有多大的合理性，”卡吉加斯补充说。

在脑机接口市场处于领先地位的公司普遍认为，所需的带宽越大，植入装置的侵入性就越大。除非今后在信号处理方面取得突破，否则植入装置必须进一步深入我们的脑组织，才能实现最佳性能。

这四款竞品在安全性、性能和成本方面存在一些未知因素，因此，未来一年所开展试验的结果事关这些产品的成败。

置入血管：Synchron

Synchron是第一款与苹果合作的产品，也是侵入性最小的产品之一。它植入的是一个管状电极网，像支架一样置入脑部一条主要血管。该公司首席商务官库尔特·哈格斯特罗姆(Kurt Haggstrom)说，安装Synchron不需要开颅，因此可以培训更多内科医师来做这项手术。

缺点在于：从电极读取的大脑活动数据不够精准。目前，在苹果的使用场景中，患者必须佩戴苹果公司的头戴式设备Vision Pro。患者不是用意念控制光标，而是通过眼动追踪移动光标，然后通过想象某一个肢体的大幅度动作来“点击”某一项目。

Synchron将在2025年年底之前启动植入式脑机接口的最终FDA试验。哈格斯特罗姆说，这些试验大约需要两年时间。

在头骨上开一道缝：Precision Neuroscience

Precision Neuroscience的目标是在人脑表面放置一个小而扁的电极阵列。目前的系统是有线的，而Precision正在开发一种完全无线的系统，没有任何东西突出皮肤，而且可以用无线方式通信和充电。

该系统有1,024个电极，分布在1.5平方厘米范围内，有望发挥比Synchron的系统更大的作用。例如，它也许可以将思维转化成语言。

主要挑战：Neuralink和其他公司受益于数十年来对灵长类动物的脑深部记录。卡吉加斯说，Precision记录神经活动的方式有所不同，研究人员才刚刚开始绘制信号图。到目前为止，卡吉加斯在11位患者身上测试过该产品。（他不是Precision的付费合作者。）

使用精密电极阵列对患者大脑表面电压进行视频记录。注：记录速度已放慢20倍。视频来源：Precision Neuroscience
“我认为，明年这有望成为截肢患者控制机械手的可行解决方案，”他补充说。

获得新的FDA许可之后，Precision最长可将其系统在人的脑部放置30天时间。该公司首席执行官迈克尔·马格(Michael Mager)说，公司将在未来12个月内为数十名到一百名患者安装该设备。如果试验成功，公司将测试更多的永久性植入装置。

刺入大脑皮层：Paradromics

Paradromics的脑机接口看起来就像一枚其中一面带有尼龙搭扣的硬币，上面有421个微小的电极，会深入大脑内部1.5毫米。安装几个这样的电极阵列，可以让连接变得特别快，就像信号差与信号好的Wi-Fi之间的差距一样。该公司首席执行官马特·安格尔(Matt Angle)说，Paradromics可以像Neuralink的系统一样，记录单个神经元的信息。

他补充说，该公司的电极非常小，理论上不会被患者的大脑发现，从而能够避免疤痕等困扰大学实验室早期系统的问题。该公司还没有在人体内安装过这种装置，但有两个装置已经在羊的大脑中放置了三年时间，在此期间均与大脑保持着良好的连接。

Paradromics参与了一个旨在加快审批突破性医疗设备的FDA项目，并计划在今年晚些时候启动首次人体临床试验。

潜入大脑深处：Neuralink

Neuralink的创始人马斯克表示，该公司已为三名患者植入了设备。第二名患者展现出了从前仅在实验室中实现的能力，在这些试验中，线路深入参与者的脑部并与外部的计算机直接连接。在将电极植入大脑皮层下7毫米后，这位Neuralink患者可以设计软件，玩电子游戏，还可以做更多的事情。

Neuralink开发了一种脑机接口植入装置，旨在帮助有严重脊髓损伤的患者使用计算机，并期望这些患者有朝一日恢复丧失的运动控制能力。

在颅骨内运动皮层上方钻一个25美分硬币大小的孔洞，运动皮层是脑部一个帮助控制自发运动的区域。

该芯片拥有64根比人的头发丝还要细的导线，这些导线被插入大脑。随后，芯片被植入孔洞中。

每根导线均由专用的手术机器人插入大脑的运动皮层。

每根导线有16个电极，用于监测周围神经元放电时的电信号，并将信息传回芯片。芯片将数据数字化后发送至计算机上的Neuralink应用程序，该程序将其转化为动作，比如移动计算机光标或左键点击鼠标。

Neuralink的一大优势在于，该设备可无线传输数据，而且无需连接外部电脑即可佩戴。因此，用户可在家中使用该设备，而较老的技术一般只能在实验室环境中使用。

该芯片能够让患者用大脑操控电脑，凭意念移动和点击光标。第一位植入Neuralink设备的患者能够在一个简单的测试游戏中移动鼠标，移动速度跟图中所示的差不多快。

另一些公司也在尝试推动大脑数字化，它们采用了不同的方法。Synchron已在人类身上测试了一种类似支架的设备。该设备植入血管而非大脑，可读取神经元放电信号，所需的手术侵入性较小。

与Neuralink的设备相比，这款设备的电极要少得多。人们可以用意念来“点击”虚拟鼠标，但导航能力较为有限。

Paradromics采用的方法与Neuralink较为接近。其设备的直径约为1厘米，有421个金属电极，可穿透至大脑皮层下1.5毫米。Paradromics称，该公司可将四个此类设备植入一个人的体内，以读取更多脑部数据。该设备尚未在人体内植入。

Precision Neuroscience的植入装置非常薄，比人的头发丝还要薄，宽度约半英寸。其内置电极可读取神经活动。该设备置于大脑表面，可采取侵入性较小的手术。

该设备已经进行过短期测试，用在一些接受了其他脑部手术的患者身上。

卡吉加斯说，这种植入方式可能会带来一些弊端。我们不知道随着时间的推移，大脑是否会对这些电极产生反应，使它们无法再使用。还有一个问题是能否升级：我们不清楚，一旦将电极植入大脑皮层深处，要想取出电极并换上新的型号会有多难。Neuralink没有回应置评请求。

前景广阔

到2022年，植入人工耳蜗的听障患者已经达到100万，而脑部植入有朝一日可能会变得像植入人工耳蜗一样稀松平常。如果是这样，让外部设备直接与我们大脑交互的能力可能会成为有史以来最具变革性的医疗技术之一，甚至可能成为消费技术。

我采访过的专家描述了脑机接口的各种潜在用途：确定哪些药物最适合我们独特的大脑化学特性；仅用意念来控制车辆、四肢和外骨骼；以及直接通过意念来生成语音。

要实现这些目标，还需要克服一个与科学毫无关系的障碍：这些初创企业必须成为真正的企业，五角大楼的研发部门美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)脑部植入研究前负责人贾斯汀·桑切斯(Justin Sanchez)说道。

有朝一日，其中一家公司有望成长为医疗设备巨头。但这些公司中的大多数可能会耗尽资金，或被大型医疗技术公司收购。不管发生什么，脑机接口技术已经取得了长足进展，专家们一致认为，它们已经可以为医生提供改善患者生活质量的新方法，今后很可能出现在更多人的脑袋里。

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