9月21日是世界阿爾茨海默病日，作為一種進行性發展的神經退行性疾病，阿爾茨海默病正成為全球公共衛生系統的巨大負擔。是否能通過腦機接口對患者進行腦深部電刺激治療來減緩阿爾茨海默病，一直是醫藥界不斷探索的領域。腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI），簡單來說，指的是一種將神經元信息轉換為能夠控制外部軟件或硬件（例如計算機或機械臂）的命令的設備，是與人工智能關聯的當代前沿技術之一。
做為人體最復雜的器官，大腦擁有1000多億個神經元，可形成100多萬億個神經元連接。BCI技術即指在大腦與外部設備之間建立通信和控制通道，將腦電信號（EEG）轉換為控制指令，實現外部設備與大腦的信息交流。通過BCI技術可以幫助腦卒中(CVA)、脊髓損傷(SCI)、漸凍癥(ALS)等因神經受損而失去行動或說話能力的人恢復與外界的交流，甚至恢復身體功能。除了醫療健康領域之外，腦機接口技術還可用于藝術、軍事、游戲等場景，應用前景十分廣闊。
埃隆·馬斯克（Elon Musk）的腦機接口公司Neuralink
2016年，埃隆·馬斯克成立了Neuralink公司，其業務是把小型芯片植入人類大腦，讓人類與計算機展開心智融合。從2019年以來，馬斯克多次在公開場合表示，Neuralink將開展腦機接口人體試驗，以治療癱瘓和失明等疑難病癥。
這期間，Neuralink曾先后將腦機接口芯片植入老鼠、豬和猴子的大腦，多次引發轟動。目前，參與試驗的猴子多數已死亡。Neuralink還曾因開展這些動物試驗而被指責對研究動物進行虐待，并因運輸含有猴子組織和病原體的污染植入物違反了運輸管理條例。
在向FDA申請批準開展人體臨床研究時，曾被FDA以安全風險為由先后至少兩次拒絕。FDA的主要安全擔憂涉及該設備的鋰電池、植入物的微小導線有可能轉移到大腦的其他區域、能否以及如何在不損傷腦組織的情況下移除該設備，并解決長時間運作出現的發熱以及移植時出現的炎癥等問題。經過將近一年的調整，Neuralink公司已基本解決了FDA提出的上述十多個問題，化解了對植入人體的安全性疑慮。
終于在今年5月27日，在限制條件的情況下，FDA批準了Neuralink進行人腦試驗。
首次獲批開展人腦試驗，里程碑式進展呈現
今年9月20日，Neuralink宣布，正式為首次人體臨床試驗開啟招募，將無線芯片植入大腦，使患者僅憑思想就能控制身體運動。
根據公告，該試驗名為PRIME研究（Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface），目的是評估Neuralink的植入體（N1）和手術機器人（R1）的安全性和初步有效性，即接受植入的癱瘓患者能否用思想控制外部設備。
研究中，手術機器人（R1）將植入體（N1）的超細柔性線放置在控制運動意圖的大腦區域。一旦就位，植入體（N1）在外觀上是隱形的，可以記錄大腦信號并將其無線傳輸到解碼運動意圖的應用程序，以此實現讓人們僅用自己的想法來控制計算機光標或鍵盤。
植入體（N1）由4部分構成：生物外殼，無線充電電池，芯片，神經連線。其中植入體（N1）密封在一個生物外殼之中，它可以承受比人體內惡劣數倍的環境，保證內部元器件能長時間穩定工作。植入體（N1）的核心是一套定制化的芯片系統，可以解碼大腦的神經信號，并將信號無線傳輸至體外的應用程序中。應用程序將信號轉化為具體的行為和意圖。
另外神經連線也是一個很重要的元件。植入體（N1）通過分布在64個神經連線上的1024個電極記錄神經活動。這些神經連線只有頭發絲的1/40粗，而且柔韌性極 佳，是將植入損害降到最低的關鍵。
根據Neuralink公告，本次人體試驗招募對象主要是針對因脊髓損傷（脊髓功能受限）或肌萎縮性脊髓側索硬化癥（ALS）導致四肢癱瘓的患者，且傷后至少1年沒有好轉跡象，年齡至少達到22歲。另外有癲癇發作史、需進行核磁共振檢查的患者不符合入組要求。這項研究大約需要6年時間才能完成。
其他開發BCI的公司
在BCI這條賽道上，Neuralink并不是走得最快的。另一家腦機接口公司Synchron成立于2017年，是一家神經科技領域的硅谷初創公司。2020年，Synchron公司的研究人員就曾發表了一項名為Stentrode的微創神經接口技術，可以讓身體癱瘓的病患通過大腦意識來完成一些日常活動。
該設備于2021年獲得了FDA的臨床試驗批準。根據Synchron發表在《神經介入外科雜志》(Journal of NeuroInterventional Surgery) 上的人體臨床數據，在四名接受Stentrode植入的患者中，其中兩名患者能夠用自己的思想控制計算機。他們能發送短信和電子郵件，辦理網銀業務等。
據Synchron介紹，Stentrode設備是為因各種情況而癱瘓的患者設計的，通過微創手術植入該設備大約需要兩個小時，其通過頸部底部的血管植入并進入大腦，這一手術過程類似于在心臟中放置支架。據Synchron CEO介紹，該設備可能會在未來三到五年內上市。
另一家公司Blackrock Neurotech成立于2008年，是全球知名的神經工程、神經假體和臨床神經科學研究工具的供應商。Blackrock Neurotech在人類腦機接口應用中創造了許多"第一"：第一個幫助四肢癱瘓患者實現直接用大腦控制機械肢體；第一個使肌肉萎縮性側索硬化癥患者直接通過意識控制聽覺拼字器，恢復交流能力。據其官網介紹，目前全世界有34個人植入了腦機接口，其中31個人使用的是Blackrock的技術。
在針對腦機接口的科研上，我國也不落人后。去年全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功，該試驗在猴腦內實現了介入式腦機接口腦控機械臂，這對推動腦科學領域研究具有重要意義。
從1924年作為腦機接口萌芽的腦電圖發明算起，腦機接口技術的發展已有近百年歷史。進入21世紀后，這一技術逐漸進入了發展的快車道，其應用也取得了引人矚目的成果。
據研究機構IMARC Group數據顯示，全球腦機接口的市場規模在2021年達到了15億美元，預計到2027年全球腦機接口市場規模將達到33億美元。國信證券則預計，腦機接口相關市場規模在2030-2040年期間可達700億-2000億美元。
腦機接口技術的發展將會對人類生活產生深遠影響，未來充滿挑戰，更充滿希望。
參考來源：
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
