从脑瘫患者重获交流到免开颅微创，脑机接口更安全了吗？

脑机接口技术作为一项前沿而又酷炫的技术，一直备受瞩目，近日，脑机接口技术取得了高价值进展，从大脑活动中解码完整句子，使得瘫痪失语者可以交流，让很多人看到了曙光。

该项目是Facebook 与加州大学旧金山分校联合研究，研究员通过在一位失语十六年的瘫痪患者大脑中植入电极阵列，解码从运动皮层发送到声道的大脑信号，机器学习算法自动识别出他脑中出现的单词，实时在屏幕中转换为句子，让严重瘫痪的失语患者重获交流能力，虽然只是简单的语句交流，但让患者们建立了与世界重新交互的希望。

近年来，脑机接口技术新的进展也越来越多.最近刚闭幕的世界人工智能大会上，也有跟脑机接口相关的高价值进展项目，并且还获得了世界人工智大会最高奖项SuperAILeader（卓越人工智能引领奖），其团队来自中科院上海微系统所，展示的技术成果——免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口，因为其在脑机接口技术的创新与突破性进展获得殊荣。

脑机接口技术的快速发展算起来也走过了二十个年头，从患有中风的病人被植入脑机接口控制其他设备，到现在植入式脑机接口可以让猴子打游戏，让脑干受损患者意念控制喝水、交流等，在技术革新的路上，脑机接口技术的安全性似乎变得越来越有保障了。

此前的脑机接口医学研究方案中，我们可以发现，试验对象头上需要顶着一个盒子，还得连着线，极大地限制了受试者的活动以及安全。而脑机接口近两年的革新几乎都是朝着简化设备，减少侵入式的创口以及无线传输数据信号的方向进行。

微创、无创脑机接口技术并驾齐驱

脑机接口工作的方式是通过电极元器件进行信号的采集，PC对信号进行解码、编码处理等，最后反馈给大脑的过程，技术的实现主要有两种方案，分别为非侵入式方案与侵入式方案，他们之间最大的区别是，是否对大脑采用有创口的手术方式获取神经元信息。

传统的侵入式方案，将成千上万的电极插入到大脑中获取神经信号，因为需要进行开颅手术，会对大脑造成损伤；侵入大脑的元器件长期在脑内安置，其安全性以及性能方面也会大打折扣，这也一直是侵入式脑机接口方案最大的缺点。因为其安全性以及伦理方面的限制，侵入式脑机接口系统在动物上应用较多，相关人体研究目前仅限于神经系统损伤和疾病患者等临床特殊患者群体。

而此次世界人工智能大会上公开的免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口技术有望打破侵入式方案的桎梏，提高植入的安全性。中科院上海微系统所的方案是通过免开颅方式进行微创植入电极，植入尺度小于输液针孔口径。

团队独创的蚕丝蛋白包裹电极的技术可以把柔性的电极暂时硬化，这样只需要开一个很小的孔，类似做针灸一样将包裹后的电极直接放入脑袋里，而它到了脑后又会逐渐变软，留在大脑内部的神经电极就可以把实验体的脑电波传入电脑，后期可进行解码与人工智能预测。

柔性让“脑机接口”更加接近临床转化，技术人员有个很巧妙的比喻，可以很好地理解柔性电极的功效，如果把大脑比作豆腐，柔性“脑机接口”就仿佛把一根蚕丝插入到一块豆腐中，它可随着豆腐一同晃动，不会对豆腐造成伤害。

柔性电极化极大地提高了侵入元器件的安全性，并且柔性的方案很好地固化了电极，其无创的方式降低了脑损伤的伤害，目前，该系统已应用于鼠、兔、猴等多种动物模型，并能够实现术后急性信号采集和长达8个月的稳定神经信号跟踪，对后续的临床试验有很大的裨益。

马斯克的Neuralink最新方案中，对安全性能也做了很大的革新，相较于之前的方案，最新的技术让开颅的尺寸缩小到硬币大小，减少了对脑部组织的创伤，使得开颅手术较以往变得完全了许多。

关于有创伤的手术操作方面，因为大脑的精细与复杂性，手术的过程不得出现任何闪失，Neuralink还研制了一种植入机器人。这台机器人能自动避开血管等大脑关键精细的部位，把比头发还要细的微小电极和传感器植入到大脑深处。

有创的侵入式方案，一般都是神经系统受损严重的患者选择，以治疗为目的，风险和收益比较而言，有时候是值得冒险一试。但是这个冒险的前提是侵入式方案尽可能的安全，对大脑的损伤少一些。

设备的简化以及安全性必须要求苛刻，不能让患者陷入病没治好，还把脑子给戳坏了的处境。传统的侵入式脑机接口需要通过开颅手术来实现，由于此种方式侵入性太大，使用者面临的风险是极高的。最新技术的革新趋势让脑机接口侵入式方案的安全性大大提高了。相比传统开颅手术，这种方法对大脑的损伤更小，风险也降低。如果未来有更创新的植入技术，可能还会继续降低各种创伤风险。

道阻且长，脑机接口的安全“地雷”

虽然微创与无创的方案提高了脑损伤事故的安全性，但是我们知道侵入的方案归根结底还是将大量的电极预埋到大脑里，还是有安全的风险存在。

技术的发展让脑机接口看起来减少了危险，但并没有完全远离危险，微创的电极还是会入侵大脑，对人的身心带来危害。风险包括针对人脑的手术创伤、出血、感染等。长期安置在大脑中，元器件的功能作用会产生弱化的问题，信号失真，信号传输有误等，而弱化的功能可能会导致脑机接口系统的操作失误，增加许多难以预料的风险。

相比侵入式脑机接口技术，非侵入式脑机接口技术是企业和健康人士更青睐的方式，但其技术方面也存在一些安全问题，不容忽视。

在信号的传输与分析阶段，脑电信号存在干扰以及被误读的风险。由于颅骨对神经信号存在阻挡，目前非侵入式脑机接口装置难以获得持续稳定的脑电信号，特别是在一些需要高精度操作的脑控场景下，例如控制轮椅、驾驶汽车等，如果因脑电信号误读造成操作失误，造成的后果就非常严重。

（编辑：核心网）

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