脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI），简单来说，指的是一种将神经元信息转换为能够控制外部软件或硬件（例如计算机或机械臂）的命令的设备，是与人工智能关联的当代前沿技术之一。

       做为人体最复杂的器官，大脑拥有1000多亿个神经元，可形成100多万亿个神经元连接。BCI技术即指在大脑与外部设备之间建立通信和控制通道，将脑电信号（EEG）转换为控制指令，实现外部设备与大脑的信息交流。通过BCI技术可以帮助脑卒中(CVA)、脊髓损伤(SCI)、渐冻症(ALS)等因神经受损而失去行动或说话能力的人恢复与外界的交流，甚至恢复身体功能。除了医疗健康领域之外，脑机接口技术还可用于艺术、军事、游戏等场景，应用前景十分广阔。

       埃隆·马斯克（Elon Musk）的脑机接口公司Neuralink

       2016年，埃隆·马斯克成立了Neuralink公司，其业务是把小型芯片植入人类大脑，让人类与计算机展开心智融合。从2019年以来，马斯克多次在公开场合表示，Neuralink将开展脑机接口人体试验，以治疗瘫痪和失明等疑难病症。

       这期间，Neuralink曾先后将脑机接口芯片植入老鼠、猪和猴子的大脑，多次引发轰动。目前，参与试验的猴子多数已死亡。Neuralink还曾因开展这些动物试验而被指责对研究动物进行虐待，并因运输含有猴子组织和病原体的污染植入物违反了运输管理条例。

       在向FDA申请批准开展人体临床研究时，曾被FDA以安全风险为由先后至少两次拒绝。FDA的主要安全担忧涉及该设备的锂电池、植入物的微小导线有可能转移到大脑的其他区域、能否以及如何在不损伤脑组织的情况下移除该设备，并解决长时间运作出现的发热以及移植时出现的炎症等问题。经过将近一年的调整，Neuralink公司已基本解决了FDA提出的上述十多个问题，化解了对植入人体的安全性疑虑。

       终于在今年5月27日，在限制条件的情况下，FDA批准了Neuralink进行人脑试验。

       首次获批开展人脑试验，里程碑式进展呈现

       今年9月20日，Neuralink宣布，正式为首次人体临床试验开启招募，将无线芯片植入大脑，使患者仅凭思想就能控制身体运动。

       根据公告，该试验名为PRIME研究（Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface），目的是评估Neuralink的植入体（N1）和手术机器人（R1）的安全性和初步有效性，即接受植入的瘫痪患者能否用思想控制外部设备。

       研究中，手术机器人（R1）将植入体（N1）的超细柔性线放置在控制运动意图的大脑区域。一旦就位，植入体（N1）在外观上是隐形的，可以记录大脑信号并将其无线传输到解码运动意图的应用程序，以此实现让人们仅用自己的想法来控制计算机光标或键盘。

       植入体（N1）由4部分构成：生物外壳，无线充电电池，芯片，神经连线。其中植入体（N1）密封在一个生物外壳之中，它可以承受比人体内恶劣数倍的环境，保证内部元器件能长时间稳定工作。植入体（N1）的核心是一套定制化的芯片系统，可以解码大脑的神经信号，并将信号无线传输至体外的应用程序中。应用程序将信号转化为具体的行为和意图。

       另外神经连线也是一个很重要的元件。植入体（N1）通过分布在64个神经连线上的1024个电极记录神经活动。这些神经连线只有头发丝的1/40粗，而且柔韧性极 佳，是将植入损害降到最低的关键。

       根据Neuralink公告，本次人体试验招募对象主要是针对因脊髓损伤（脊髓功能受限）或肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）导致四肢瘫痪的患者，且伤后至少1年没有好转迹象，年龄至少达到22岁。另外有癫痫发作史、需进行核磁共振检查的患者不符合入组要求。这项研究大约需要6年时间才能完成。

       其他开发BCI的公司

       在BCI这条赛道上，Neuralink并不是走得最快的。另一家脑机接口公司Synchron成立于2017年，是一家神经科技领域的硅谷初创公司。2020年，Synchron公司的研究人员就曾发表了一项名为Stentrode的微创神经接口技术，可以让身体瘫痪的病患通过大脑意识来完成一些日常活动。

       该设备于2021年获得了FDA的临床试验批准。根据Synchron发表在《神经介入外科杂志》(Journal of NeuroInterventional Surgery) 上的人体临床数据，在四名接受Stentrode植入的患者中，其中两名患者能够用自己的思想控制计算机。他们能发送短信和电子邮件，办理网银业务等。

       据Synchron介绍，Stentrode设备是为因各种情况而瘫痪的患者设计的，通过微创手术植入该设备大约需要两个小时，其通过颈部底部的血管植入并进入大脑，这一手术过程类似于在心脏中放置支架。据Synchron CEO介绍，该设备可能会在未来三到五年内上市。

       另一家公司Blackrock Neurotech成立于2008年，是全球领先的神经工程、神经假体和临床神经科学研究工具的供应商。Blackrock Neurotech在人类脑机接口应用中创造了许多"第一"：第一个帮助四肢瘫痪患者实现直接用大脑控制机械肢体；第一个使肌肉萎缩性侧索硬化症患者直接通过意识控制听觉拼字器，恢复交流能力。据其官网介绍，目前全世界有34个人植入了脑机接口，其中31个人使用的是Blackrock的技术。

       在针对脑机接口的科研上，我国也不落人后。去年全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功，该试验在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂，这对推动脑科学领域研究具有重要意义。

       从1924年作为脑机接口萌芽的脑电图发明算起，脑机接口技术的发展已有近百年历史。进入21世纪后，这一技术逐渐进入了发展的快车道，其应用也取得了引人瞩目的成果。

       据研究机构IMARC Group数据显示，全球脑机接口的市场规模在2021年达到了15亿美元，预计到2027年全球脑机接口市场规模将达到33亿美元。国信证券则预计，脑机接口相关市场规模在2030-2040年期间可达700亿-2000亿美元。

       脑机接口技术的发展将会对人类生活产生深远影响，未来充满挑战，更充满希望。

       参考来源：

       1. https://neuralink.com/blog/first-clinical-trial-open-for-recruitment/

       2. https://neuralink.com/applications/

       3. https://www.businesswire.com/news/home/20210728005305/en/Synchron-Receives-Green-Light-From-FDA-to-Begin-Breakthrough-Trial-of-Implantable-Brain-Computer-Interface-in-US

       4. https://finance.yahoo.com/news/elon-musk-says-neuralink-only-174506347.html