《中國經濟周刊》 記者 楊琳 | 北京報道
談及腦機接口，外界的第一印象，可能是馬斯克讓猴子實作“意念打字”的場景。不過，最近讓外界驚豔的，是來自中國的團隊。
5月4日，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，該試驗在猴腦内實作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，标志着大陸腦機接口技術跻身國際領先行列。
此次試驗由南開大學段峰教授團隊牽頭，與中國人民解放軍總醫院（301醫院）、上海心玮醫療科技股份有限公司聯合完成，突破了血管内腦電信号采集、介入式腦電信号識别等核心技術。從視訊資料來看，這隻手術後的猴子，隻需要“想一想”，就能讓機械臂把食物送進口中了。
這項技術在醫療、軍事等多個領域的應用空間非常廣泛，如可幫助腦卒中、漸凍症等患者康複，甚至未來能将人類的思考、意識、記憶存儲下來。這一系列聽起來非常神奇的成果，已經開始實作。一些科幻大片裡的場景，也許距離我們沒有那麼遙遠。
猴子隻用“想一想”，就能吃到食物。
介入式腦機接口的突破
腦機接口指在人或動物大腦與外部裝置之間建立的直接連接配接，實作腦與裝置的資訊交換。目前腦機接口主要有3種，包括侵入式腦機接口、非侵入式腦機接口和介入式腦機接口。由“矽谷鋼鐵俠”馬斯克及科學家團隊創立的Neuralink，就是少數從事侵入式腦機接口研發的企業代表。
不過，侵入式腦機接口創傷大，例如Neuralink公司侵入式腦機接口試驗猴已有多隻死亡，該公司的人體試驗也遲遲未獲得美國食品藥品監督管理局的許可。非侵入式腦機接口易受大腦容積導體效應的影響，腦電信号長期穩定性差。而介入式腦機接口是通過微創介入方式，将血管穿刺小口，通過類似心髒支架介入的微創手術實作腦機連接配接。這種方式的創傷較侵入式腦機接口更小。
此次段峰教授團隊牽頭研發的介入式腦機接口試驗，是通過介入手術将介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上，無需開顱手術即可采集到顱内腦電信号，兼顧了安全性、識别穩定性。
段峰長期從事腦科學、機器人技術等方面的研究。實際上，上述3種腦機接口方式，他都嘗試過。
早在2014年夏天，段峰研究團隊在南開大學就完成了“腦控汽車”的試驗。試驗人員頭戴裝有16個采集點的腦電信号采集裝置，通過腦電信号對一輛裝有計算機處理系統、車載電控單元等裝置的汽車進行“發号施令”，汽車在人腦的操控下能夠準确執行啟動、直線前進、直線倒車、刹車、車門上鎖或解鎖等規定指令。據介紹，該成果在國内首次實作人腦驅車及腦電信号與汽車系統的“聯結”，這有望徹底改變“手”“腳”并用的駕車模式，讓肢體殘障人士的“驅車夢想”不再遙遠。
段峰團隊還在大鼠身上做了侵入式腦機接口的試驗，可以實作“人想往左，大鼠往左；人想往右，大鼠往右”。在這之後，團隊對侵入式腦機接口的情況也非常了解了。
“這種試驗實時性、信号穩定性、準确性都很好，因為是在腦内，沒有外界幹擾，但它的傷害性很大，老鼠做完試驗以後，還有其他後期的一些影響，我就沒有在這條路上再往下走了。”段峰對《中國經濟周刊》記者說，“我就在想，怎麼能找到一個識别腦電交流信号準确、傷害性又小的方式，那就隻有在血管内。用這種方式，能測到腦電信号，又沒有做開顱手術，沒有傷害腦。”
在羊身上完成了介入式腦機接口動物試驗後，團隊才開始在非人靈長類動物身上試驗。
不過，若要将技術應用到臨床，實作産業化，可能還需要走較長的一段路。這涉及政策支援、資金支援、人員比對、法律法規建設等一系列配套建設。
“在臨床上，我們沒有先例，并且還有未來人體試驗、志願者審批等一系列問題。這不單單涉及技術，是一個綜合體。”段峰說道。
目前，國内外都在圍繞腦機接口技術進行争奪。全球已有多家企業完成腦機接口動物試驗，其中包括Neuralink、BrainCo和Synchron等。大陸也有多項成果，如2006年，清華研制成功腦機接口系統可用“思維”踢足球；2014年，大陸首次成功在腦中植入電極用意念控制機械手臂；2021年，天津大學神經工程團隊的“Enhance decoding of pre-movement EEG patterns for brain-computer interfaces”研究論文，被英國實體學會出版社授予“CHINA TOP cited paper award 2021”，該獎項旨在表彰研究人員發表的最具影響力的論文。
在未來，我們有可能實作“人腦中植入晶片”嗎？
段峰認為，這個設想不是卡在技術上，而是面臨資金、政策、法律法規、倫理等方面的限制。“這種試驗非常燒錢，可能數億元都不夠。還需要人才的适配，這不是看你畢業于985、211、發多少SCI論文，而是需要具有工程經驗的複合型人才。”
“在人腦中植入醫療器械現在已經不是禁區，當下已經有了很多成熟的産品，隻是在于植的東西是晶片還是其他？”上海心玮醫療科技股份有限公司相關負責人張涵告訴《中國經濟周刊》記者。
他也認為，從技術角度來說，在人腦中植入醫療器械是可能實作的，但核心的是要考慮倫理、安全性、使用目的等方面的問題。
心玮醫療醫療器械上市公司為本次試驗提供了裝置技術支援。在張涵看來，若要促進腦機接口技術的進一步發展，各方合作非常重要。“這次試驗涉及采集信号的儀器、解碼信号的儀器、算法等，也涉及醫學、生物、計算機、生物化學等多個學科。合作是非常重要的，需要大家共同把交叉學科做起來。基礎研究對我們産業方來說是非常重要的支援，如果沒有這些東西的話，産業方能做的事情就很受局限。”
他也直言，目前從産業端來說，國内外可能還談不到成熟的盈利模式和業務模式，因為大家都在探索階段。
“除了腦機接口，我們也有很多其他項目，這些項目不是每一個都能孵化出成熟的、具有很強商業化和盈利能力的産品，但哪怕10%、20%的項目能夠孵化出來，這對于支撐公司長期盈利和發展的意義都巨大。”張涵說，“我們選擇腦機接口，因為它跟我們有很多契合點。其器械使用跟我們現有的神經介入産品高度相關，我們的機器人研發團隊，也可以在技術上做一些支援，在這項試驗上，參與試驗的所有人的目标方向是一緻的。”
段峰教授 （右四） 團隊
科幻大片場景并不遙遠
實際上，段峰不僅在腦機接口技術領域見長，在人工冬眠、記憶移植、飛行器制造等方面均有研究成果。
2022年8月，由段峰團隊自主設計研發、國内首款垂直起降噴氣動力飛行器在天津試飛成功。據他介紹，傳統小型旋翼飛行器載重小，而載重大的直升機起降需要開闊地形。此次試飛的垂直起降噴氣動力飛行器，可以解決這兩大難題，未來有望應用于空中人員運送領域，比如複雜地理環境救援、城市急救等。
段峰團隊還成功實作了讓大鼠體溫降24℃進入冬眠狀态，并且持續24小時，時間是國外小鼠試驗的3倍。對于未來人體“冬眠”的需求展現在哪裡，他提到了航天事業的應用場景。
最早，歐洲航天局（ESA）曾提出一個從地球一路“睡到”火星的載人探測概念——宇航員冬眠。一般情況下，從地球到火星需要飛行180天左右，宇航員通過服用一種特殊藥物進入“麻木”的冬眠狀态，随之艙室的亮度變暗、溫度大幅度降低以将宇航員身體“冷卻”。
這不由讓人們想到電影場景：宇航員躺在冬眠艙中，心髒每分鐘隻跳動3次，體溫徘徊在2.78℃，他們在途中隻需要攝入最低限度的資源，最後在适當的時候醒來……
“還有很多東西需要一點點做，然後把所有東西串起來，就像下圍棋一樣，最終形成一個體系。”提到自己的衆多研究成果，段峰說道。
他特别提到兩點，科學研究國際化、科研成果産業化。
“我們在努力擷取一手資訊：國際在做什麼，我們跟他們有什麼不一樣，怎麼适應中國，怎麼差異化發展；産業化方面，我們通過引進消化前沿技術，建立适合國内産業發展的技術，比如實作高端醫療器械的國産化替代，把價格降下來，普惠更多人群。”段峰說道。
他還表示，在這個過程中，因為使用相關産品或技術的使用者多了，第一手的臨床資料才更充分，然後再根據企業發展面臨的需求，研發新産品，促進科研提升。“這是一個雙向循環，有技術鍊和産業鍊，兩者結合，是雙鍊條體系。在這個前提下，會源源不斷有新鮮的、颠覆性的東西出來，并且可以落地。”
段峰認為，他可能更像一個“投資人”。“但我投的不是錢，是培養學生，把機會給他們，讓他們從事高精尖的技術研發，培養一批‘産業人’，把技術落地，變成産品。”
（本文刊發于《中國經濟周刊》2023年第9期）
2023年第9期《中國經濟周刊》封面