文|觀察未來科技
在被FDA拒絕兩次，延宕幾年后，今年5月，馬斯克的腦機接口公司Neuralink終于獲得了美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的首次人體臨床試驗批準。
9月19日，Neuralink宣布為其植入式無線腦機接口的首次人體試驗招募參與者。這項研究旨在測試Neuralink無線全植入式腦機接口的安全性和有效性，使癱瘓患者能夠用大腦控制外部設(shè)備。目前，Neuralink正在為未來為期6年的研究招募癱瘓患者以測試設(shè)備。
“腦機狂潮”會隨著馬斯克腦機接口的人體試驗到來嗎？在人類社會進入腦機接口時代以前，我們還需要解決什么問題？
延宕多年終于獲批試驗
馬斯克的Neuralink腦機接口人體試驗可以說是萬眾矚目，期待已久。
要知道，從2019年開始，馬斯克幾乎每年都宣稱Neuralink馬上就可以進行人體試驗。當(dāng)時，Neuralink通過網(wǎng)絡(luò)直播，向世界展示了三只植入腦部設(shè)備的豬的實時神經(jīng)元活動，掀起了一輪“腦機狂潮”。當(dāng)時馬斯克樂觀地表示，腦機接口的人體試驗很快就要開始了。但試驗的批準之路比馬斯克預(yù)想的要復(fù)雜得多。
事實上，從2019年至今，美國食品和藥品監(jiān)督管理局（FDA）以安全風(fēng)險為由，先后至少兩次拒絕了馬斯克的腦機接口公司Neuralink進行所謂的“大腦植入以治療癱瘓和失明等疑難病癥的人體試驗”。
就在2022年，F(xiàn)DA還拒絕了Neuralink腦機接口的人體臨床試驗申請。根據(jù)FDA的說法，Neuralink沒有提供足夠的數(shù)據(jù)來說明該設(shè)備的安全性和有效性；此外，該機構(gòu)還擔(dān)心該設(shè)備可能對患者造成永久性傷害。
根據(jù)此前路透社的報道，6名Neuralink現(xiàn)任和前任員工稱，F(xiàn)DA的一個嚴重擔(dān)憂涉及該設(shè)備攜帶電極的細線可能會遷移到大腦的其他區(qū)域。究其原因，遷移的電線可能會引起炎癥，損害大腦關(guān)鍵區(qū)域的功能并導(dǎo)致血管破裂，遷移問題也會削弱設(shè)備的有效性，導(dǎo)致手術(shù)移除的風(fēng)險。
其次，在電池安全方面，F(xiàn)DA也存在擔(dān)憂。6名Neuralink現(xiàn)任和前任員工表示，公司需要在動物研究中證明電池不太可能發(fā)生故障。如果設(shè)備中與電池電流相連的任何組件出現(xiàn)故障，電流就有可能損害腦組織。
FDA還提出了關(guān)于是否可以在不損壞腦組織的情況下移除該設(shè)備的問題。在此前Neuralink的報告中，Neuralink的專家承認了FDA的擔(dān)憂，但并未作出具體回應(yīng)。此外，F(xiàn)DA還表示擔(dān)心該設(shè)備可能會過熱，也有可能會損壞組織。
不僅如此，近幾年來，Neuralink還因被控告虐待動物而備受爭議。2022年，Neuralink就因涉嫌侵犯動物權(quán)益接受美國聯(lián)邦調(diào)查，員工認為該公司的動物實驗因過于匆忙，而造成了不必要的痛苦和死亡。
在數(shù)個月的調(diào)整后，Neuralink宣稱基本解決了FDA提出的這些問題，化解了對植入人體的安全性疑慮。今年5月，Neuralink終于官宣了獲得FDA批準的消息，可以進行首次人體臨床試驗。
9月19日，Neuralink在官網(wǎng)宣布，將為其腦機接口設(shè)備的首次人體臨床試驗招募參與者，用以評估其設(shè)備的安全性和初步有效性，即癱瘓患者能否用意念控制外部設(shè)備。這項名為PRIME（精確機器人植入腦機接口的英文縮寫）的試驗將使用手術(shù)機器人R1把植入物N1放入大腦控制運動意念的區(qū)域。N1是一種超細柔性線，可以記錄大腦信號并將其無線傳輸?shù)浇獯a運動意圖的應(yīng)用程序。
Neuralink表示，公司正在尋找因脊髓損傷或肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS，俗稱漸凍癥)導(dǎo)致四肢癱瘓、且傷后至少一年未見好轉(zhuǎn)的試驗參與者。主要試驗將耗時約18個月，若包括長期跟進會診在內(nèi)，整個臨床試驗將耗時約六年。
當(dāng)然，Neuralink的野心遠不止于此，按照馬斯克近年來在多個場合的表述，Neuralink在短期內(nèi)的目標(biāo)是恢復(fù)失明者的視力，并讓癱瘓人士恢復(fù)全身運動功能，而最終的目的，則是實現(xiàn)人腦與電腦協(xié)同工作的“人機共生”。
馬斯克會開啟“腦機狂潮”嗎？
雖然Neuralink公開招募腦機接口試驗者給腦機接口技術(shù)帶來了高度關(guān)注，但其實，在這條賽道上，最擅于講故事的馬斯克并不是走得最快的。
這與馬斯克選擇的腦機接口技術(shù)路線有關(guān)。腦機接口可以分為侵入式的和非侵入式的兩大類，后者因為危險系數(shù)低而更受歡迎。但Neuralink采用的是前者，也就是侵入式方案。這也意味著將面臨更高的安全風(fēng)險。
相較而言，Neuralink的競爭者Synchoron在2021年就獲得了FDA的臨床試驗批準。這家公司成立得比Nueralink晚一年，當(dāng)時團隊只有20人。
和Neuralink一樣，Synchron同樣旨在幫助重度癱瘓者控制數(shù)字設(shè)備，但采用的是“血管介入式”腦機接口，其植入物分為兩部分，網(wǎng)狀傳感器通過靜脈注射的方式送到大腦指定位置，手術(shù)只要兩小時，可以在廣泛的血管造影手術(shù)套件上操作。另一部分是接收裝置，植入患者胸口部位，沒有內(nèi)置電池。比起Neuralink所采用的侵入式方案，這種方式不需要機器人協(xié)助，也不用在頭骨上開洞。雖然犧牲了信號采集的豐富度，但更為安全成熟，解碼也相對容易。
今年1月，Synchron公布的最新臨床試驗進展顯示，4名癱瘓者成功控制了外部設(shè)備，可進行發(fā)短信郵件、個人理財、在線購物等日常活動。
此外，就在馬斯克的Neuralink公司才被允許在人體上做實驗時，瑞士Onward的腦機接口技術(shù)，已經(jīng)讓癱瘓12年的病人“站立”兩年了。今年5月24日，發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究稱，Onward研究人員在一名癱瘓男子的腦部放入植入物后，這名男子重新恢復(fù)了行走能力。
現(xiàn)年40歲的荷蘭男子奧斯卡姆（Gert-Jan Oskam），12年前在一次自行車事故中損傷了頸部和脊髓，導(dǎo)致他雙腿癱瘓，雙手也局部傷殘。
2021年7月，Onward的研究小組開發(fā)出一種新的療法，洛桑大學(xué)的神經(jīng)外科醫(yī)生喬斯林·布洛赫教授在奧斯卡姆身上實施了這項植入手術(shù)，醫(yī)生在他的頭骨兩側(cè)與脊椎各打了一個直徑5厘米的圓孔，位于大腦運動中樞的上方，然后插入了兩個由法國原子能機構(gòu)開發(fā)的界面，并將植入物連接到與行走有關(guān)的神經(jīng)末梢上，通過大腦植入物在患者的腦部和肌肉之間建立一座“電子橋梁”，使大腦發(fā)出的信號得以通過無線傳輸?shù)筋^盔的傳感器上。這些信號通過計算機算法轉(zhuǎn)化為指令，并借助脊椎處植入的第二個裝置控制腿部和腳部的肌肉。
在放入植入物兩天后，奧斯卡姆就已經(jīng)能重新控制臀部。經(jīng)過幾周的訓(xùn)練，他可以在助行器的幫助下站立和行走，甚至還能上樓和走斜坡。目前，Onward還在招募3個脊髓損傷的病人，看看類似的設(shè)備是否可以恢復(fù)手臂運動。
如今，腦機接口的研究仍然在各大研究機構(gòu)中進行著。今年5月，由南開大學(xué)段峰教授團隊牽頭的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(nèi)實現(xiàn)了介入式腦機接口腦控機械臂。
而進行腦機接口產(chǎn)品研發(fā)的商業(yè)公司也不止Neuralink一家，除了Synchron外，還有Paradromics、Neurable、Kernel、NextMind、Emotiv、Blackrock Neurotech等多家企業(yè)。
腦機接口的未來狂想
無疑，腦機接口承載著人們對于未來的想象。腦機接口的力量，也遠遠不止于醫(yī)療應(yīng)用。
除了幫助癱瘓患者恢復(fù)肢體行動外，腦機接口還可以用于治療肥胖癥、自閉癥、抑郁癥或精神分裂癥等在內(nèi)的各類疾病。
作為一種大腦和外界的通信系統(tǒng)，腦機接口還有望實現(xiàn)人腦功能的大幅提升，包括無限的記憶，更高速的運算，正面感受的增強，更好的專注度，視覺聽覺的提升，甚至是心靈感應(yīng)等超自然的想法。
而再向前一步，從腦機接口的原理來看，所謂神經(jīng)沖動就是電與化學(xué)信號形成的網(wǎng)絡(luò)，這就意味著神經(jīng)沖動可以轉(zhuǎn)化為模擬信號和數(shù)字信號，也就是說，腦機接口還可以讓神經(jīng)系統(tǒng)直連電子系統(tǒng)，甚至可以將人的記憶和意識徹底電子化，進而實現(xiàn)數(shù)字永生。
但生命科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜與多變遠超其他領(lǐng)域，一個天馬行空想法的實現(xiàn)與落地，也面臨著更大的挑戰(zhàn)。首先，也是當(dāng)前腦機接口面臨的最大問題，就是安全性問題。此前，在動物試驗階段，Neuralink就被各種舉報。
2022年2月，美國醫(yī)師醫(yī)藥責(zé)任協(xié)會（PCRM）宣布將向負責(zé)監(jiān)管實驗用動物的美國農(nóng)業(yè)部提出申訴，指控Neuralink公司和加州大學(xué)戴維斯分校在2018年至2020年間對23只猴子進行侵入性和致命的大腦實驗，違反了《聯(lián)邦動物福利法》。3月，一家非營利機構(gòu)透露，Neuralink腦機接口實驗用的23只猴子已經(jīng)死了15只。有消息稱，自2018年以來，約1500只動物，包括280多只羊、豬和猴子死于Neuralink的動物實驗。這么高的動物死亡率讓FDA心驚膽戰(zhàn)，因而在3月份拒絕了Neuralink的試驗申請，甚至給出了數(shù)十種拒絕理由。
盡管目前Neuralink獲得了FDA的批準，但FDA仍然高度關(guān)注人體試驗過程中的安全風(fēng)險?？屏_拉多大學(xué)神經(jīng)外科與生理學(xué)副教授、FDA前官員Cristin Welle認為，Neuralink至少還需要5-10年的時間才有可能商業(yè)化。
更重要的是，腦機接口技術(shù)的發(fā)展與腦科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。今天，無論企業(yè)再怎么宣傳技術(shù)，短期內(nèi)在醫(yī)療應(yīng)用端要實現(xiàn)革命性創(chuàng)新都不太可能，因為人類對大腦機理的認知就是這些，未來只有當(dāng)基礎(chǔ)研究有所突破，硬件技術(shù)才能對臨床應(yīng)用產(chǎn)生顛覆性的影響。比如在精神類疾病領(lǐng)域，和位于大腦淺層的運動和體感皮層不同，情感、記憶、認知等功能涉及的腦區(qū)較多，執(zhí)行的機制還知之較少，靶點不明確，解碼也會更復(fù)雜。
此外，現(xiàn)階段，科學(xué)家對意識的產(chǎn)生的研究，對記憶塑造的方法以及不同腦皮質(zhì)分區(qū)合作的機理尚沒有定論。這些問題與腦機接口是否能實現(xiàn)讓大腦與互聯(lián)網(wǎng)或者個人服務(wù)器相連接的功能實現(xiàn)息息相關(guān)。
以記憶存儲為例，事實上記憶的物理形式是什么？是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，還是分子網(wǎng)絡(luò)的組學(xué)狀態(tài)，這本身就需要界定。而要實現(xiàn)記憶的存儲甚至轉(zhuǎn)移，首先需要了解記憶的編碼形式并能進行讀取。
馬斯克的光環(huán)確實讓許多人看見了當(dāng)前快速發(fā)展的腦機接口，但對技術(shù)熱情的期盼之下，安全性和有效性是必須要過的兩大關(guān)。