AL123 人文社科会员免费专区文学 2025-08-23

第三层大脑：脑机接口破解人类进化密码_孙瑜编著_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_孙瑜编著

内容节选

第3章互联：脑机交互如何走出实验室脑机接口如何突破商业化的“两大难关” 相比于探讨脑机接口的原理，相信你更关注脑机接口如何尽快走出实验室，它到底有什么实际用处。本章将介绍脑机接口如何突破商业化的“两大难关”。上一章我们介绍过，脑机接口设备有两种类型：侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口虽然技术难度大，但投入这项研究的专家也非常多。“侵入派”代表公司是希望提升人类智力的Kernel（当然，该公司现在也慢慢涉足非侵入式的研究了）、Paradromics和马斯克的NeuraLink。而非侵入式脑机接口设备安全、技术难度更小，看上去离市场更近。“非侵派”代表公司有瑞士的MindMaze、加拿大的Muse和旧金山的SmartCap等，当然我国也有非常优秀的公司，比如杭州的柔灵科技（Flexolink）。而脑机接口技术要走出实验室，无论是侵入式还是非侵入式，都避不开两大难题：一个是安全性，另一个是便利性。接下来，我们看看从材料科学的角度怎么解决这两个问题。首先是安全性，众所周知，侵入式脑机接口需要开颅手术，但因此遭受一次开颅手术的体验，相信大部分人都是不愿意尝试的。毕竟开颅手术感染风险很大，还容易造成脑损伤。 2014年，疯狂的神经科学家肯尼迪（Phil Kennedy）因为找不到志愿者，冒险给自己做了开颅手术，在颅内植入电极。结果那次手术让他一度失去说话的能力。几周后因为颅骨没办法愈合，他被迫把电极拿出来了。其次，植入什么样的设备也非常重要。比如，犹他电极是金属材料的，像针一样锋利，而大脑却像一块柔软的豆腐。如果长期植入这样的设备，因为大脑的轻微晃动都可能划伤柔软的脑组织，造成脑损伤。而且脑组织被划伤就会有排异反应，就像我们的手划伤之后会有疤痕一样，大脑里也会有疤痕，这些疤痕会严重阻碍信号的记录和传输。同时，说到长期植入，我们还要考虑电极能不能和我们的大脑共存，从而长期留在体内。这就需要生物相容性非常好的材料。那我们怎么能做出既柔软，导电性又好，还无害的电极呢？这时候，材料科学家就出场了。在纳米材料领域，科学家们已经找到了一些解决问题的思路。这个思路很简单，既然开颅手术风险这么高，那我们能不能不做这个手术呢？我们可不可以尽可能采用一些微创，或者无创的方式植入电极呢？著名的纳米科学家，哈佛大学的查尔斯·李波（Charles Lieber）教授的研究小组，发明了一种像网兜一样的脑机接口，采用微创手术就能植入大脑。他们把电极排布到了这个“网兜”上，不用开颅，使用注射器就可以把“网兜”注射进大脑。一旦“网兜”被注射进去，这张网就会张开，可以很柔软地贴合在大脑皮层上，采集高质量的脑电信号。这种网兜一样的脑机接口在小鼠身上已经实验成功了。如果你想象不到这个网兜的样子，看下面的图片就明白了。马斯克的NeuraLink脑机接口公司，在2017年刚刚成立的时候，就宣称他们的脑机接口采用的是这种“网兜”技术。马斯克还给“网兜”脑机接口起了一个很优雅的名字，叫“神经蕾丝”。“蕾丝”就是我们平时说的衣服上的网状半透明织物，你可以想到它的柔软度和舒适度。“神经蕾丝”的名字不是杜撰的，而是来源于一本叫《文明》的科幻小说，小说里的“神经蕾丝”可以上传和下载人们的想法。总结一下，这种不需要开颅，也能把电极放入大脑里的“中间派”，我们叫“半侵入”或者微创脑机接口，是目前最前沿的技术。纽约有一家公司叫Synchron，专注于瘫痪患者康复相关设备的研究，他们做了一种很像心脏支架的电极，也是一种“半侵入”的脑机接口，顺着血管就可以把支架放入大脑中。这个支架叫作Stentrode，表现得像个血管支架，其实是可以穿越血脑屏障的脑机接口。2021年初，Synchron公司获得了由硅谷风险投资公司Khosla Ventures领投的4000万美元B轮融资，整体融资金额5900万美元。其旗下产品也已获得FDA相关审批，能够上市了。 Stentrode™产品是一种微创脑机接口，它也是人类第一种被证明能对ALS（肌萎缩性脊髓侧索硬化症）病人进行辅助治疗的产品。目前，病人可以通过安装这种脑机接口设备来实现打字、发邮件、购物，甚至在银行里开户。病人只需要通过他的“想法”（大脑的运动皮层）完成上述操作，而不需要任何肢体动作。为了可以监测到运动皮层的电信号，这个布满了电极的支架就通过皮下植入，直接延伸到了运动皮层附近的血管。这个产品已经在临床试验中被证明具有安全性和有效性。目前，该产品可以进行无线传输，来控制触摸屏、鼠标、键盘，以及音频设备。一方面，科学家们在尽可能地用这些微创，甚至无创手术的方法来解决安全问题；另一方面，他们也在电极材料本身寻找突破。比如有一种材料，非常适合做成柔性电极。这个材料叫作石墨烯。石墨你可能知道，是非常好的导电体。但是石墨烯呢？简单来说......