記者 黃海華

  中國首例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)受試者的生活，正在發(fā)生改變——兩個(gè)多月來，他用意念下象棋，和家人玩賽車游戲，“腦控”效率與普通人控制電腦觸摸板相近。其樂融融中，他對于“一個(gè)家的幸福”有了更多感悟：一家人在一起共同做一件事，就是幸福。

  從非侵入式到半侵入式再到侵入式，對于中國腦機(jī)接口領(lǐng)域而言，這不啻一個(gè)里程碑。我國成為繼美國之后全球第二個(gè)開展侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)的國家，且多項(xiàng)指標(biāo)超越馬斯克創(chuàng)立的腦機(jī)接口公司Neuralink。

  地處上海的中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡稱“腦智卓越中心”）聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院，與滬上相關(guān)企業(yè)合作完成了這一創(chuàng)舉。對于正在建設(shè)有全球影響力科技創(chuàng)新高地的上海而言，該成果為腦機(jī)接口這一未來產(chǎn)業(yè)提供了“上海方案”。

  “全球首創(chuàng)”獲國際同行認(rèn)可

  相比馬斯克的腦機(jī)接口公司，“上海方案”優(yōu)勢在哪里？

  “在同一技術(shù)賽道上，我們的電極又細(xì)又柔，粗細(xì)僅相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的百分之一；柔軟程度僅為細(xì)胞間的作用力。”腦智卓越中心研究員趙鄭拓介紹，這一全球最小尺寸的神經(jīng)電極，僅為Neuralink所使用電極的1/5到1/7，柔性卻是其百倍。這使得腦細(xì)胞幾乎“意識”不到旁邊有異物，最大程度降低了對腦組織的損傷。

  這一創(chuàng)新技術(shù)在全球范圍首創(chuàng)長期植入腦組織后無免疫瘢痕，得到國際同行廣泛認(rèn)可，成為長期穩(wěn)定測量神經(jīng)元活動(dòng)的理想工具。對此，《麻省理工科技評論》認(rèn)為，“Neuralink技術(shù)很領(lǐng)先，但并未超越此技術(shù)。”《科學(xué)》則評論“有潛力構(gòu)建復(fù)雜腦機(jī)接口”。

  “植入體尺寸被極致壓縮，僅硬幣大小，是Neuralink產(chǎn)品的一半。”腦智卓越中心研究員李雪介紹，該植入體直徑26毫米、厚度不到6毫米，是全球最小尺寸的腦控植入體。

  目前，所有腦機(jī)接口技術(shù)路徑都是在手術(shù)友好程度和信號質(zhì)量上尋求最佳平衡。

  “相比Neuralink需要依賴手術(shù)機(jī)器人才能完成植入，我們在手術(shù)時(shí)植入體不需要貫穿顱骨，只需在大腦運(yùn)動(dòng)皮層上方的顱骨‘打薄’出硬幣大小的一個(gè)凹槽，用以鑲嵌植入體，再在凹槽中打出一個(gè)5毫米的穿刺孔，用以插入電極。”首例侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)“主刀人”、華山醫(yī)院神經(jīng)外科教授路俊鋒說，除了手術(shù)流程是“第一次”，這一微創(chuàng)手術(shù)對于醫(yī)生來說“再尋常不過”，對于患者“手術(shù)友好程度相當(dāng)高”。

  “90后”科學(xué)家與上海雙向奔赴

  侵入式腦機(jī)接口是把電極植入大腦皮層中，直接接觸神經(jīng)元細(xì)胞。從非侵入式到半侵入式再到侵入式，腦機(jī)接口信號質(zhì)量逐步提升，但技術(shù)難度也相應(yīng)增加。由于可以采集到高質(zhì)量的單神經(jīng)元信號，侵入式技術(shù)路徑正成為大國技術(shù)角力的重點(diǎn)方向。

  “真正的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折是我決定來上海，加入腦智卓越中心。”趙鄭拓告訴記者。學(xué)有所成后，“90后”科學(xué)家與腦智卓越中心開啟了一場“雙向奔赴”。

  中國科學(xué)院院士、腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明告訴記者，因?yàn)榭吹侥X機(jī)接口技術(shù)的重要性和國內(nèi)相關(guān)人才的缺乏，早在2019年趙鄭拓剛拿到美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位時(shí)，腦智卓越中心就向他發(fā)出了邀請。

  趙鄭拓也對這一中國腦科學(xué)研究重鎮(zhèn)心儀已久，早年他就讀過蒲慕明在《神經(jīng)元》上發(fā)表的一篇有關(guān)中國腦計(jì)劃的文章，其中提及的大規(guī)模神經(jīng)活動(dòng)記錄工具讓他印象特別深刻，“既讓我堅(jiān)定了科研方向，也在我心里埋下了一顆種子：如果有機(jī)會在這樣一位科學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)下工作，一定是年輕科研人員難得的機(jī)遇。”

  2020年一結(jié)束在美博士后研究，趙鄭拓就加入腦智卓越中心，成為“腦機(jī)接口技術(shù)及其臨床應(yīng)用”項(xiàng)目首席科學(xué)家。李雪2020年從美國萊斯大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)學(xué)院博士畢業(yè)后，入選腦智卓越中心首批青年研究員計(jì)劃——不需要博士后經(jīng)歷，直接被聘為研究組組長，并擁有自己獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室。

  駛上“快車道”瞄準(zhǔn)“2.0”

  兩位“90后”科學(xué)家的腦機(jī)接口研究駛上了“快車道”。在上海市支持下，腦智卓越中心建起了先進(jìn)的微納電子加工平臺，可以對微米至納米尺度的腦機(jī)接口器件精確加工和制備，從而加速了研發(fā)進(jìn)程。

  基于超柔性電極搭建的電生理工具平臺，腦智卓越中心成為全世界僅有的3家能夠進(jìn)行大規(guī)模人腦單細(xì)胞記錄的科研機(jī)構(gòu)之一，另2家為美國麻省總院與加州大學(xué)舊金山分校。

  目前，馬斯克的侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)已經(jīng)做到第5例患者。中國首例之后，是否還有2.0版？

  “接下來，我們會嘗試讓首例受試者使用機(jī)械臂，使得他可以抓握、拿杯子。后續(xù)還將攻關(guān)對機(jī)器狗、具身智能機(jī)器人等設(shè)備的控制，從而拓展他的生活邊界，這是馬斯克團(tuán)隊(duì)至今也尚未攻克的難題。”李雪介紹，今年計(jì)劃再完成三四例臨床試驗(yàn)。

  腦機(jī)接口系統(tǒng)2.0版將于今年底或明年初發(fā)布，它將有256條信息傳輸通道，是目前臨床試驗(yàn)產(chǎn)品的4倍，體積則比現(xiàn)有產(chǎn)品還要小1/3，除了提升癱瘓患者的運(yùn)動(dòng)控制功能，還有望恢復(fù)失語患者的語言功能。

  腦機(jī)接口，不僅僅是一個(gè)機(jī)械接口，它重新連接的是世界。

  當(dāng)下，腦機(jī)接口技術(shù)為機(jī)體功能重建、神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療提供了一種新的解決方案，未來更是實(shí)現(xiàn)人體增強(qiáng)、人機(jī)融合的一個(gè)底層技術(shù)。在趙鄭拓看來，在更長遠(yuǎn)的未來，隨著人機(jī)交互效率大幅提升，腦機(jī)接口產(chǎn)品甚至可以成為面向健康人群的消費(fèi)級應(yīng)用。

  今年1月上海發(fā)布“腦機(jī)接口未來產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)方案”，提出2030年前打造全球腦機(jī)接口產(chǎn)品創(chuàng)新高地。趙鄭拓覺得更有干勁了，“如果要說這幾年最大的感受，那就是不要低估一個(gè)清晰愿景的力量。曾經(jīng)有人覺得我們的目標(biāo)太理想主義，但選對了團(tuán)隊(duì)和環(huán)境，真的有可能一步步落地。”