文 /VR 陀螺 元桥
让技术读懂大脑成为可能。
只要想一想就可以控制 iPhone、iPad 和 Vision Pro 等设备,这些在科幻影视剧中才会出现的场景已经被照进了现实。近期,有消息称苹果正在联合脑机接口公司 Synchron 进一步深入研究脑机接口技术,以帮助更多脊髓损伤或渐冻症(ALS)等患者用意念来操作苹果系列数码产品,包括 iPhone、iPad 以及 Vision Pro。
而在去年 7 月份,苹果就已经推动了一例患有肌萎缩侧索硬化症 ( ALS ) 的患者,成功运用了意念控制 Vision Pro 上的光标玩纸牌、观看 Apple TV 和发送短信等。只是当时并没有引起很大的关注,脑机接口技术也更像是躺在实验室里的科研产品。
随着脑机接口技术不断迎来突破,今年国内也迎来了首例侵入式脑机接口临床实验,叠加苹果与 Synchron 的合作再次露出,助力脑机接口成为了焦点。或许也到了我们要迎接下一代人机交互方式变革的时候了。
为什么脑机接口会再次成为行业焦点
首先,解释下什么是脑机接口。
或许很多人对脑机接口的了解还是源于马斯克,比较受关注的则是马斯克 2016 年成立的脑机接口公司 Neuralink。Neuralink 采用的主要是侵入式脑机接口手术,目标是通过向人脑植入芯片、电极等装置,建立脑机接口,实现用大脑生物电信号直接操控外部设备,以帮助有视觉或行动障碍的患者。
简单一点可以理解为,一个经典的脑机接口(Brain-Machine Interface, BMI)由三个模块组成:电极接口,用于探测人脑发出的生物神经信号并转化为电信号;电子传感接口,具备信号放大、模数转换及神经刺激功能;以及神经信号处理单元。脑机接口是将大脑的电信号转化为计算机或其他设备可以理解的指令,从而实现对外部设备的控制。
脑机接口技术组成
目前行业把脑机接口技术主要分为侵入式与非侵入式两种,侵入式需要开刀,把电极放到大脑里或大脑表面,非侵入式不用开刀,让电极在头皮表面收集信号。两者最大的不同就是安全性与信号强弱的差别。据称,传统上非侵入式脑机接口的通信带宽通常低于 10 bit/s,严重制约人机交互的效率。因此,业内在两种形式上也在不断地做升级。
例如,今年 3 月份,复旦大学附属华山医院完成了首例侵入式脑机接口系统注册前瞻性临床试验,成功植入了由国内脑机接口科技企业阶梯医疗研发的系统。相对于 Neuralink 的侵入式方案,该方案要温和很多,且信号质量稳定。
据称,该技术方案不需要贯穿颅骨,只需要在大脑运动皮层上方的颅骨上「打薄」出一块 5 毫米左右的凹槽用以镶嵌设备,再在凹槽中打一个小孔,将电极尖端植入脑组织,深度在 5-8 毫米左右。受试者在术后经过一个月的训练,便实现了通过意念操控下象棋、玩「马里奥赛车」游戏等能力,达到了与普通人控制电脑触摸板相近的水平。
受试者通过脑机接口设备玩「马里奥赛车」游戏(图源:阶梯医疗)
那么,一个并不新鲜的概念,为什么会现在再次得到广泛关注呢。
其一,正如前文所述,国内技术的迅猛发展是这波热潮的助推力。这两天能够陆续看到各大医院、企业脑机接口手术以及技术的进展,频频曝出好消息。成功的案例从一个到两个再到三个,让业内越来越相信这项技术终于要到了走入平常生活的时候了。
其二,则是政策上的加码。今年以来,国家医保局、工信部及上海、北京、四川、湖北、山东等地都陆续出台了针对脑机接口发展的方案。
例如,北京市科委、中关村管委会公布的《加快北京市脑机接口创新发展行动方案(2025 — 2030 年)》。目标是到 2027 年,产出一批重大原创性成果,突破脑机接口电极、芯片、编解码算法等关键核心技术,同时培育 3-5 家具有核心竞争力的潜在独角兽和独角兽企业,建成 2-3 个产品特色体验和展示中心,加速推动一批脑机接口新技术、新产品、新模式在多场景的落地应用。
其三,头部企业的加大关注。苹果的入局无疑也是这波风潮的助推者,与 Synchron 传出的深度合作也让业内进一步相信了这项技术的可行性。同时 3 月份,Meta 也发布了非侵入式脑机接口设备,可以捕捉大脑活动时产生的微弱电磁信号,将人类大脑活动直接解码为文本输出,这项技术也表明了脑机接口技术向实用性又迈进了一步。
无论是政策上还是企业布局上,都说明了脑机接口正在走出实验室,步入更大的市场。据相关数据显示,2024 年我国脑机接口市场规模已达 32 亿元,年增长率为 18.8%,预计 2025 年全年,这一数字将突破 38 亿元,到 2027 年将超过 55 亿元,年均增长率保持在 20% 左右。
巨大的市场空间,脑机接口正在腾飞。
苹果为什么会选择 Synchron
其实,苹果与 Synchron 去年就已经展开了合作,只是当时脑机接口并没有大范围的引发关注,加之技术还在初步阶段,信息也就比较平淡。此次随着脑机接口的再次爆热,苹果与 Synchron 的合作也开始更加深化,引发了不少业内人开始对 Synchron 产生好奇。
Synchron 成立于 2012 年,是一家专注于脑机接口技术的公司,至今已为 10 名患者成功完成了脑机接口植入手术。其创始人汤姆•奥克斯利,2005 年毕业于澳大利亚医学院,后曾在内科和精神病学两个领域进行住院医师培训,在工作者发现自己对后者更加感兴趣,后又去攻读了神经科学博士学位。
不过据称奥克斯利年轻时就对弄清楚人类大脑如何能够提出深刻的反思性问题感到「着迷」。
我们身上发生了什么与其他动物不同?大脑的构成有什么,使我们产生意识,促使我们提出这些问题,从而开始走上自我发现的道路?
我不是宗教信徒——我不知道我们为何在这里——但在我看来,花费生命的最好方式是解答一些谜团,改变我们理解事物的方式,从而帮助我们这个物种向前发展。
我选择大脑是因为这是我能想到的最大谜团。
Synchron 创始人
2010 年奥克斯利休学一年,游历了 35 个国家,最后选择了美国。2012 成立了 Synchron,Synchron 的设备无需切除头骨,不需要进行开颅手术,通过颈静脉将芯片送入大脑,可进一步降低手术风险,易于被患者接受。2022 年,Synchron 成功在美国的六名患者中植入了脑机接口芯片,开始得到资本与业内的关注。
当年吸引了包括贝索斯探险公司、盖茨基金会和印度亿万富翁穆凯什•安巴尼在内的投资者,也获得了来自 Arch Ventures 的 7500 万美元融资。就连马斯克也注意到了 Synchron,马斯克还特意给奥克斯利打了电话,商谈一个多小时,最终因意见不合并未达成投资。
据网络流传,马斯克认为脑机接口的方案应该是移除大部分头骨,并用嵌入式钛合金壳替代。而奥克斯利则坚信,无需触及头骨,也能达成目标。双方不同的看法,也促成两家公司采用了完全不同的技术路径。
而苹果选择 Synchron 或许更加看重的则是其技术的安全,正如前文所述,Synchron 的脑机接口技术不需要开颅就可以完成侵入式脑机接口的植入。其植入物名为 stentrode,一种类似支架的装置,通过微创血管内手术植入大脑运动皮层上方的静脉内。其配备的电极能够读取大脑信号,将这些脑信号转化为控制电子产品界面的能力。
Stentrode 通过血管植入大脑皮层
自 2019 年以来,已有 10 人接受了 stentrode 植入手术。在临床研究 COMMAND 中,评估了 stentrode 在 12 个月内对 6 名参与者的安全性和有效性。结果显示,术后 1 年,所有患者均成功达到了临床试验主要终点,即无导致死亡,也无永久性残疾增加的器械相关严重不良事件;在术后 1 年内,患者没有发生与大脑或血管系统相关的严重不良事件。
而还值得一提的是,去年 8 月份 Synchron 的脑机接口还装上了 ChatGPT,进一步增强了其输入 / 输出功能。目前 Synchron 还在不断升级 Stentrode 新版本,奥克斯利希望新版本能够检测到更广泛的脑活动。从目前来看,Synchron 的技术更加让人可信与可行。
苹果 +Synchron,「大脑」正成为下一个输入法
继去年与 Synchron 合作之后,今年苹果与 Synchron 又达成了新的合作,推出了全球首个「BCI Human Interface Device」原生协议,将神经信号正式定义为苹果设备的原生输入方式,也就是说苹果计划将其现有的 Switch Control 辅助功能框架扩展至支持脑机接口设备。
双方将共同开发名为 Stentrode 的创新设备,Stentrode 将接入苹果设备内置的辅助功能,包括 Switch Control。对于行动不便的用户,如患有肌萎缩侧索硬化症(ALS)、脊髓损伤等疾病的患者,Switch Control 可以帮助他们更方便地使用苹果设备,如发送短信、控制应用程序、浏览网页等。
虽然 Stentrode 目前还处于测试阶段,但已经有不少患者体验到了。例如,患有肌萎缩侧索硬化症 ( ALS ) 的马克•杰克逊 ( Mark Jackson ) 是植入试验的首批参与者之一。通过脑机接口,行动不便后的马克首次探索了阿尔卑斯山,这种感觉在马克看来,逼真到能够感受到双腿在颤抖。
虽然苹果和 Synchron 预计,他们的植入物要到 2030 年之前才能获得 FDA(美国食品药品监督管理局)的认证,但他们的推进确实让我们看到了人与机器的交互在一点点变化,正如奥克斯利那句话所言,当脑信号成为苹果设备的原生输入方式,将为瘫痪群体乃至全人类开启无限可能。
苹果与 Synchron 的合作,让我们看到了大脑距离成为新的鼠标那一刻越来越近。而当一切都自然发生时,脑机接口或将成为继互联网之后,再次改变人类的生活与习惯。
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