在10多年前的科幻片《阿凡达》中，科学家用脑机接口技术，让人类战士可以通过计算机技术读取意识，并将意识转移到克隆纳威人的身体之中，使之成为人类在潘多拉星球上自由活动的化身。这或许是很多人第一次接触到脑机接口这一术语。

　　如果说，电影中表现的脑机接口画面，还停留在科幻层面，那么日前的两条科技新闻，则充分说明“脑机接口”已经从科幻概念走入现实。

　　患者杨先生用意念操控外骨骼系统实现抓握和喝水 图片来源：央视网

　　清华大学宣布，该校医学院脑机接口研究团队与首都医科大学宣武医院联合，于2023年10月24日成功进行了全球首例无线微创脑机接口临床试验。经术后三个月康复训练，杨先生这位四肢瘫痪14年的患者实现了自主喝水等脑控动作。

　　马斯克社交媒体平台消息截图 图片来源：科普中国

　　美国企业家马斯克不久前在社交媒体平台宣称，其名下的脑机接口公司“神经连接”成功完成了全球首例人体脑机接口芯片植入手术。当地时间2月19日，他又表示，该移植者已经可以通过大脑意念移动鼠标，“我们正在尝试让患者通过意念尽可能多地按动鼠标，这是我们正在做的事情，比如点击鼠标左键、鼠标右键，上下移动鼠标。总体来说，进展非常好”。

　　那么，“脑机接口”到底是什么？这项技术正在怎样影响和改变我们的生活？它的发展面临哪些挑战？

　　何为脑机接口？

　　脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）是指在大脑与外部设备之间创建信息通道，实现两者之间直接信息交互的新型交叉技术。简单地说，就是在大脑和电脑或其他电子设备之间架起一座“桥梁”，让它们能够直接“对话”。通过这种技术，我们可以把大脑的想法转换成电脑可以理解的信号，或者把电脑的信号转换成大脑可以理解的指令。

　　脑机接口这一概念最早可以追溯到1924年，当时的德国精神科医生汉斯·贝格发现了人类脑电，这就是目前脑机接口的基础。1969年，美国华盛顿大学医学院利用猴子进行脑电生物反馈的研究，标志着脑机接口技术开始成型。1973年，美国加州大学雅克·维达尔发表的一篇文章中首次提出“脑机接口（BCI）”概念。1998年，美国布朗大学约翰·多诺霍博士及所在团队，将电脑芯片和人脑连接，使人脑能对其他设备进行远程控制……近年来，随着生物医学、通信和人工智能等领域技术水平的显著提升，脑机接口技术实现了跨越式发展。

　　“神经连接”脑机接口结构图 图片来源：AI Evolution Youtube频道

　　脑机接口，大脑和机器的连接方式是关键。目前脑机接口的实现方式分为非侵入式、侵入式与半侵入式。

　　侵入式脑机接口就是通过开颅手术的方式将能够接收信号的电极植入脑中。上述马斯克的公司采取的即为侵入式手术，直接将电极植入大脑皮层，可获得最高质量的神经信号，但对患者来说创伤大、风险高，存在继发感染的可能性。

　　首都医科大学宣武医院与清华大学医学院成功进行了全球首例无线微创脑机接口植入手术 图片来源：清华大学医学院

　　首都医科大学宣武医院团队与清华大学团队采用的则是半侵入式微创技术，是将电极放在硬脑膜外面，不破坏神经组织就可获得较高信号强度和分辨率，同时降低了免疫反应和损伤神经细胞的风险。

　　非侵入式则是做成可穿戴式设备，将采集脑电信号的电极附着在头皮上，以无创的方式采集脑信号，无需手术，不伤害大脑，但获取的脑电信号容易受到外界干扰。

　　不难看出，三类技术路线中，侵入式最为激进，目前全球还没有被批准的商业产品；半侵入式是折中；非侵入式门槛最低，安全性也最高，目前已经有商业应用，正朝着低成本、便携化、多元化方向发展。

　　脑机接口的“今生”

　　2023年中国国际服务贸易交易会首钢园区，参观者在首都医科大学附属北京天坛医院展台体验国产的脑机接口系统，该系统用于运动障碍患者的主动康复训练 图片来源：新华社

　　脑机接口技术正在一日千里地发展，帮助人类实现“进化”，特别是在医疗领域。

　　或许很多人觉得脑机接口离普通人还是比较遥远。事实上，脑机接口技术在实践当中已经有实际应用。比如，帮助听障人士恢复听力的人工耳蜗其实就是一种非常成熟和普及的脑机接口设备。其原理是将声音信号转化成电信号直接传输给大脑，它已经可以帮助大量失聪者重新找回声音和交流的能力。但或许由于它过于常见，所以常常不能被人们把它和具有科幻色彩的脑机接口联系起来。

　　在2023世界机器人大会上，工作人员在演示脑机接口智能治疗系统平台，该机器人应用于中风患者手部康复治疗 图片来源：新华社

　　当然，现在脑机接口的临床应用已经远远超出了人工耳蜗的程度。科学家们不仅致力于将其应用在渐冻症、高位截瘫、失语症等严重的运动感知功能受损疾病，还在尝试使用脑机接口技术治疗抑郁症，以及帕金森病、癫痫等神经系统疾病，未来医学应用前景非常广泛。

　　2020年起，上海瑞金医院成立脑机接口及神经调控中心，陆续尝试对26位患者使用脑机接口技术治疗抑郁症。再如治疗帕金森病，脑深部电刺激术（DBS）作为一种基于脑机接口的神经调控技术，使用电极刺激大脑中的运动神经，遏制大脑的异常放电，缓解帕金森病人的颤抖等症状，是国际公认的帕金森病中晚期治疗的有效疗法，在全国都有广泛的应用。

　　除医疗领域外，脑机接口技术在其他领域也在得到越来越广泛应用。

　　在教育领域，脑机接口技术不仅为个性化学习提供了新的可能，老师更可以通过捕捉学生的脑电波，更好地对学生注意力值状况做到实时了解，并据此调整教学内容和节奏。这种方式有望改变传统的教学模式。现在，市场上已经有不少初创企业盯准了这一应用领域。

　　游戏女主播Perri Karyal用非侵入式脑机接口玩《艾尔登法环》 图片来源：Perri Karyal YouTube频道

　　在游戏领域，脑机接口技术已经可以让玩家用意念控制游戏角色的动作，极大提升了游戏的沉浸性，让玩家获得更好的体验感。2022年，被称为“老头环”的动作类游戏《艾尔登法环》（Elden Ring）在全球卖出超过 2000 万份。据极客公园报道，游戏女主播Perri Karyal首次成功展示了她可以完全通过非侵入式脑机接口，在Xbox上游玩《艾尔登法环》。当然，据报道，由于Perri Karyal使用的不是医疗级的脑电设备，它的输出也相对有限，只能够识别推、拉、拿起、放下四个动作。但在涉及复杂操作时，她仍需要使用操纵杆。

　　再比如军事领域，脑机接口的应用空间也是非常巨大的。这一技术可以帮助军人更好操控各种设备，不仅可以让他们避免很多不必要的危险，还可以让他们的作战能力得到有效提升。

　　更长远地看，随着技术的进一步发展，脑机接口能做的，或许只要我们想得到，未来它就能做得到。

　　脑机接口的未来

　　2023年11月24日在第二届全球数字贸易博览会上拍摄的融合脑机接口技术与人工智能算法控制的新型仿生手 图片来源：新华社

　　虽然脑机接口的技术已经取得了很大的进展，并且具有十分广阔的想象空间，但与此同时也引发了一系列担忧。它的发展可能还需要跨越很多的挑战和障碍。

　　首当其冲的就是技术安全方面的挑战。比如侵入式的脑机接口手术，被认为可以更好传输信息，但通常需要开颅植入。手术的安全性、术后的后遗症，特别是如何让植入的装置能够长期安全地发挥作用，都存在不小的挑战。即使前述的马斯克公司的手术，也还没有证明他是不是成功了，要真正在患者身上有效地运用，要能够让它长期安全有效地工作几年以上，这才是能够打开应用的场景。

　　除了技术方面外，更大的挑战来自于伦理方面。特别是如果未来脑机接口发展的另一个方向，也就是将外部信息输入大脑从而控制大脑得以实现，那么面临的信息安全、伦理问题将更加尖锐。

　　通过脑机接口技术，人们不仅可以解读佩戴设备人员的所思所想，这自然就有机会去窥探他人的隐私；同时更可以往大脑里写入信息，从而对他人的思想和行为进行干预。如何保证人们在使用脑机接口时，保护个人隐私，以及避免被思想控制，这是一个十分现实也亟待解决的问题。而如果探测到一些人的大脑中有威胁社会的想法，又是否应该采取相应措施？这也是一个随着技术发展，未来必须要回答和正视的问题。

　　还有一个不容忽视的是平等问题。从理论上讲，脑机接口技术可以增强人的某些器官的能力。那么，如果商业化以后，这一产品的价格极为昂贵，那么富人就可以凭借这一技术对自己的能力进行强化，甚至成为一个“超人”。但没有财力的人呢？这样就很容易造成人群的两极分化，这无疑违背了这一技术的初衷。

　　因此，在发展脑机接口技术的过程中，对脑活动数据进行有效安全的管理并制定相关标准，是需要与技术发展并行推进的一项重要议题。

　　科技部官网截图

　　我国政府在这方面，已经积极行动。近日，科技部发布了我国首部《脑机接口研究伦理指引》，对脑机接口技术的类型、基本原则、一般要求、责任机制等进行了明确，为脑机接口划定了发展的“红线”和“底线”。比如，《指引》强调开展脑机接口研究需符合我国相关法律法规规定，遵循国际公认的伦理准则，以及科学共同体达成的专业共识和技术规范。再如，《指引》强调不得通过脑机接口研究进行非法活动、侵害他人合法权益、破坏社会稳定，不得散播与脑机接口实际效果不符的虚假广告信息等。

　　当然，制定政策规范只是保障科学研究健康发展的第一步，还需要建立多方参与、有效协同的产业治理格局，引导企业建立数据管理、产品开发等自律机制，完善安全监测、预警分析和应急处置手段等等。正如中国科学院院士、首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师赵继宗所说：“解决上述问题需要医师、科学家、工程师、伦理学家、政府监督机构和患者权益团体密切合作，共同推进脑机接口的健康快速发展。”

　　图片由AI生成

　　脑机接口，是人类的创意想象与科技发展结合的产物，它为我们打开了脑世界的大门。这扇门后的风景如何？如何把控这一技术的走向？这需要创意的持续输出、技术的不断创新和行业规范的及时跟进。只有这样，它才能逐步走向成熟，成为一项持续进步并造福人类的技术。科技发展没有止境，人类的想象也广阔无垠，我们有理由相信，目前脑机接口技术的突破，只是一个新的开始，未来的发展更值得期待。

　　参考来源：

　　·https://baijiahao.baidu.com/s?id=1791806807444484367&wfr=spider&for=pc

　　·https://baijiahao.baidu.com/s?id=1791330297328742730&wfr=spider&for=pc

　　·https://baijiahao.baidu.com/s?id=1789701190757487287&wfr=spider&for=pc

　　·http://sn.people.com.cn/GB/n2/2024/0223/c186331-40753766.html

　　·https://news.cctv.com/2024/03/03/ARTIItocM8sws3ekySseqNXZ240303.shtml