治療新時(shí)代
腦機(jī)接口是科幻作品里常見的場(chǎng)景。
現(xiàn)實(shí)中的腦機(jī)接口，一頭連著你的大腦，從紛繁密集的神經(jīng)元電信號(hào)中提取你的想法，另一頭連著計(jì)算機(jī)或機(jī)械等外部設(shè)備，直接繞過(guò)你的身體將想法變?yōu)榭刂菩盘?hào)并進(jìn)一步執(zhí)行命令。它不需要依賴你四肢的外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)就能直接建立大腦中樞和外部設(shè)備之間的直接信息交流。
馬斯克在2021年發(fā)布過(guò)一只做試驗(yàn)的猴子。猴子通過(guò)意念操作，在電腦上打出一行字“我想吃點(diǎn)心”。這背后就是腦機(jī)接口技術(shù)在支撐。
而幫助殘疾人獲取聲音的人工耳蝸則是腦機(jī)接口迄今最成功、臨床應(yīng)用最普及的技術(shù)。其原理是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)直接傳輸給大腦，可幫助大量失聰者重新找回聲音和交流的能力。
電影里出現(xiàn)的人物如阿凡達(dá)或鋼鐵俠，都是通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)靈活操作肢體行動(dòng)，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但卻充滿遐想。
人類許多疾病，是由于大腦無(wú)法連接到身體周圍的神經(jīng)，比如癲癇和帕金森氏癥，還包括脊髓神經(jīng)損傷后四肢癱瘓。而基于腦機(jī)接口，這些疾病有望得到改善。
當(dāng)前藥物和手術(shù)等技術(shù)對(duì)于因卒中、ALS等引起的中樞神經(jīng)受損患者，缺少足夠的治療效果，患者長(zhǎng)期處于癱瘓等功能失常狀態(tài)，生活質(zhì)量差。
而腦機(jī)接口的技術(shù)突破了傳統(tǒng)機(jī)體組織修復(fù)的范圍，以人機(jī)方式實(shí)現(xiàn)了功能的替代，具有革命性的意義，并且也在一些個(gè)案上取得突破。
在這一邏輯下，市場(chǎng)難免充滿期待。
難在技術(shù)成熟
當(dāng)然，難也就難在技術(shù)成熟。
“讓盲人看得見，讓癱瘓的人動(dòng)起來(lái)，讓聾人重新聽見”已經(jīng)是一句流傳了25年的老話了。
目前的問(wèn)題是，恢復(fù)感官輸入（如視覺）涉及大腦中的電刺激，與僅記錄單細(xì)胞神經(jīng)活動(dòng)相比是完全不同的。目前，尚沒有任何證據(jù)表明目前的神經(jīng)植入物裝置可以以任何方式創(chuàng)建感官系統(tǒng)。
換句話說(shuō)，腦機(jī)接口技術(shù)作為一門新興的研究領(lǐng)域，發(fā)展仍在早期，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理認(rèn)知科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、數(shù)學(xué)、信號(hào)處理、臨床醫(yī)學(xué)、自動(dòng)控制等多個(gè)領(lǐng)域，仍有大量的問(wèn)題尚待解決。
比如，如何處理數(shù)量龐大且復(fù)雜的神經(jīng)元。
腦機(jī)接口可以有很多不同的種類，用于提供多種功能。但所有研究腦機(jī)接口的科學(xué)家都在努力解決這兩個(gè)問(wèn)題：如何從大腦中輸出正確的信息？如何將正確的信息輸入到大腦？
這兩件事情一直在你的大腦自然地發(fā)生。你在看這句話時(shí)，你的眼睛正在做出一系列特定的水平動(dòng)作。這是大腦神經(jīng)元將信息輸出到一臺(tái)機(jī)器（你的雙眼），機(jī)器接收命令并作出響應(yīng)。
輸入及輸出信息是大腦神經(jīng)元的工作。腦機(jī)接口要做的就是介入到這個(gè)過(guò)程當(dāng)中。
這聽起來(lái)并不難。但是，整個(gè)大腦皮質(zhì)的體積大約為50萬(wàn)立方毫米，在這個(gè)空間里大約有200億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞體。每立方毫米的皮質(zhì)平均含有約4萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元。但神經(jīng)元細(xì)胞體只是神經(jīng)元的一小部分結(jié)構(gòu)。
除此之外，大腦中還有與神經(jīng)元數(shù)量差不多的膠質(zhì)細(xì)胞，以及血管。每立方毫米的皮質(zhì)里面的毛細(xì)血管加起來(lái)的總長(zhǎng)度可以達(dá)到一米。
而腦機(jī)接口的技術(shù)工程師如果要做到對(duì)于大腦信號(hào)進(jìn)行極為精準(zhǔn)的捕捉或反饋，就需要在這一立方毫米區(qū)域里面捕捉特定的一些神經(jīng)元細(xì)胞體發(fā)出的信號(hào)，或刺激某些特定的細(xì)胞體發(fā)出工程師需要的信號(hào)。難度之高可見一斑。
對(duì)比非侵入式，侵入式腦機(jī)接口可以更好地接收神經(jīng)元信號(hào)，但需要電纜來(lái)傳輸大量數(shù)據(jù)。
此外，工程上更大的難度還包括成本控制，能否通過(guò)合理的流程和工藝來(lái)降低成本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
再比如，關(guān)于腦機(jī)接口的摩爾定律。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，以目前腦機(jī)接口技術(shù)以平均7.4年才能使可同時(shí)記錄的神經(jīng)元數(shù)量翻倍的速度計(jì)算，要達(dá)到同時(shí)記錄100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元需要等到2100年，而要記錄人腦中的所有神經(jīng)元，則要等到2225年。
因此，腦機(jī)接口如何解決帶寬問(wèn)題也成為了學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵點(diǎn)。
新一輪軍備競(jìng)賽
不久前，北京、上海有關(guān)部門，都針對(duì)腦機(jī)接口推出了量化的發(fā)展目標(biāo)。
比如《加快北京市腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2030年）》，計(jì)劃到2027年，培育3-5家具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的潛在獨(dú)角獸和獨(dú)角獸企業(yè)?！渡虾Ｊ心X機(jī)接口未來(lái)產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)方案（2025-2030年）》提出，2027年前，引育5家以上具有腦機(jī)接口核心技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)能力的自主創(chuàng)新企業(yè)、10家以上產(chǎn)業(yè)鏈骨干企業(yè)。
這些目標(biāo)表面上看比較保守，但背后的邏輯正是在于，目前腦機(jī)接口技術(shù)仍有著以上這些難以撼動(dòng)的技術(shù)難點(diǎn)，以及當(dāng)然國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口的研發(fā)，相較海外仍有不小的追趕距離。
2月份，階梯醫(yī)療完成3.5億元人民幣B輪融資，這也是中國(guó)侵入式腦機(jī)接口行業(yè)歷史上最大的一筆融資。
根據(jù)介紹，階梯醫(yī)療開發(fā)的超柔性腦機(jī)接口電極，其尺寸約為馬斯克旗下Neuralink產(chǎn)品的1/5，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)免疫瘢痕的神經(jīng)電極界面，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定記錄。
然而，在臨床進(jìn)度方面，階梯醫(yī)療要落后Neuralink很多。其預(yù)計(jì)2025年完成3-4例臨床，而Neuralink去年已完成3例臨床。
當(dāng)然，差距也意味著進(jìn)步空間。并且，前述技術(shù)問(wèn)題，也正在被科學(xué)家和工程師們一一的攻克。在這場(chǎng)通往未來(lái)的競(jìng)賽中，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)也不會(huì)落后，各地發(fā)布的行動(dòng)方案，相當(dāng)于吹響了攻堅(jiān)號(hào)角。
包括腦虎科技、美生醫(yī)療等企業(yè)，以及復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院等，近些年一直在緊鑼密鼓地開展相關(guān)研究。日前，全球首批第4例、通過(guò)腦脊接口讓癱瘓者重新行走的臨床概念驗(yàn)證手術(shù)在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院成功實(shí)施。未來(lái)，腦脊接口技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。
如今，無(wú)論是《提振消費(fèi)專項(xiàng)行動(dòng)方案》專門將腦機(jī)接口納入高成長(zhǎng)性消費(fèi)新賽道，還是《神經(jīng)系統(tǒng)類醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南（試行）》的出臺(tái)，均體現(xiàn)了頂層對(duì)于這一產(chǎn)業(yè)的重視程度。
而這有望從標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管層面推動(dòng)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展，助力打通技術(shù)創(chuàng)新向臨床治療轉(zhuǎn)化通道。尤其是進(jìn)一步提升市場(chǎng)信心，從而吸引各路資本投入到腦機(jī)接口領(lǐng)域，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
“奇點(diǎn)”不可知，但終將到來(lái)。
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