日前，有报道称，马斯克脑机接口公司透露，其脑机接口首试者的植入式芯片出现问题，一些接线脱落，工作人员已进行了修复。尽管目前这一问题并未直接威胁到受试者人身安全，但脑机接口的安全性问题再次引发关注。

究竟什么是脑机接口，如何做到的？安全吗？它将给我们生活带来哪些改变？

什么是脑机接口

人类大脑中约有1000亿个神经元细胞，这些神经元细胞通过突触连接在一起，组成了复杂的神经网络。你听到的、看到的、感受到的，你做什么、说什么，都是通过神经元细胞“放电”来完成的，相邻的神经突触把这些加密的神经电信号传递给下一个神经元细胞，最终实现看、说、听、思考等目的。正是神经网络中有这种穿梭往复的电信号，我们才能进行复杂的思维活动。

而脑机接口，就是让大脑神经信号和外部设备之间，直接进行信息交互的一种技术，省略了无数的神经元传导。可以简单理解为：这是一种让大脑与外部设备直接“对话”的一种技术。一名脑机接口领域研究人员解释称，脑机接口一方面是读，一方面是写，写相对于读还难一些。

“读”的目的是完成解码和控制。

通过特制的电极，脑机接口可以读到大脑中的神经信号，如果用图呈现，就是许多不停震荡的线，就是我们日常看到的脑电图。接下来就需要研究大脑究竟想让你干什么。在正常的人脑中，我们的脸、手、腿等身体各处的肌肉和骨骼等能认识这种信号，作出相应反应，而脑机接口，捕捉到这种信号后会进行分析处理，翻译成机器能明白的指令，从而实现脑-机连接，这就是解码。

接下来就是机器帮助实现控制。翻译好的信号被送到各种设备，比如机械手臂、轮椅等，这些设备会随人的心意而动。

而所谓“写”，就是把外部信息“写”入大脑，对其进行刺激。像对中风、癫痫、帕金森等神经性疾病的治疗，都是通过写入来完成的。

脑-机如何连接

脑机接口，大脑和机器的连接方式是关键。

“目前，脑机接口主要有三大技术路径：非侵入式、侵入式和半侵入式。”脑机接口领域研究人员表示，三大路径各有利弊，最大区别在于信噪比（接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值）和安全性之间的取舍。

非侵入式，很好理解，就是无创的，在头皮上就可以做，优点很明显：无感染，几乎没风险。但它只能监测到神经信号的整体活动，信号差、不精准。该研究人员解释说，非侵入式隔着头皮、头发、角质层等，都会对信号有很大干扰。另外，隔着头发采集脑电一般情况下还要涂导电膏，来增强信号，但导电膏几小时就干了，信号又会变差。

侵入式需将电极植入大脑皮层，直达神经元细胞群体之中，数据量巨大，读取的脑电波精准，信号好。由于传递出来的信号量巨大，在马斯克公司这次试验之前，只能靠有线完成，这根线从颅内一直迁到外面，长期在非无菌环境下，就很容易发生感染。“马斯克公司这次的植入式脑机接口人体试验，已用到了无线，无疑是很大的技术进步。”这名研究人员表示。

长期来看，电极还会因排异反应而慢慢失效——人体的自我保护机制会想办法，把这个外来物给挤出去，渐渐地，类似疤痕组织的东西会把电极包裹起来，信号会越来越差直至失效，而且无法取出。

被“失效”电极覆盖的神经元对应的功能，还能用脑机接口实现吗？对于此问题，马斯克公布的处理方案是针对剩下的信号优化了算法，这种处理方法重新实现了预定功能，但这不一定是长久之计。

既安全、信号又好的方法存在吗？

“这就是半侵入式要解决的痛点。”为了方便理解，这名脑机接口领域研究人员把大脑结构和鸡蛋结构做了类比：头骨就是鸡蛋壳，鸡蛋壳和鸡蛋清之间的那层薄膜就是脑硬膜，而大脑在脑硬膜下面。“半侵入式，就是把电极放在了脑硬膜外，不会引起排异反应，可以避开头骨的屏蔽，直接获取到比非侵入式更清晰的神经信号。”

另一方面，相较于侵入式，由于技术原因，半侵入式所需信号量少，因此可以通过无线将信号传递出来，大大降低了感染风险。据悉，清华大学团队自主研发的设备选择的就是这条技术路径。

三种技术路线，各有利弊，互为补充。目前，我们国家三种发展路径都在积极推进。

哪些领域已被“接”入

尽管脑机接口目前没有像智能手机、智能家居一样实现普及，但在一些特殊领域已被“接”入。

科学家最初研究脑机接口技术的动力，来自于医疗领域，目的是帮助那些重度运动功能障碍患者重建肢体运动能力。目前来看，它的初衷已很好实现：脑机接口已然在医疗领域表现出了强大生命力。

脑机接口可以成为连接瘫痪患者大脑和外部“躯干”的桥梁，帮助他们用意念取物；也可以使残疾人的假肢更精准地执行大脑指令。由于大部分药物难以通过血管进入大脑，传统药物对于治疗帕金森、癫痫等神经类疾病效果不佳，通过脑机接口技术可对大脑神经直接调控干预，起到意想不到的治疗效果。

比如治疗帕金森，可以使用电极精准探测到大脑哪个区域出了问题，并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。

2023年10月，清华大学医学院洪波教授团队与首都医科大学宣武医院合作，将自主研发的半侵入式无线微创脑机接口植入到了一位高位截瘫的病人脑内，经过3个多月的康复训练，全身瘫痪15年的病人实现了自主脑控喝水，手臂也变得有力，甚至可以感受到冷热。

“目前侵入式、半侵入式在伦理审核方面的要求很严格，仅有患癫痫、高位截瘫等疾病的患者被允许植入，这也是出于对患者负责的态度所必须的。”这名脑机接口领域研究人员表示，“但随着技术发展，未来更多疾病类型的患者将会因脑机接口而受益。”

未来，随着技术的不断升级，脑机接口还可以使用外部干预，来降低焦虑、抑郁、恐惧和疼痛；还可以通过安装外部视觉，直接让外部视觉信号插入大脑视觉皮层，让因眼部损伤而导致视网膜损伤或失明的人重见“光明”。

“工业领域是除医疗领域外，目前应用最广泛的一个领域。”北京华脑技术发展有限公司创始人唐再汐表示，像采矿、基建、石油石化、电网建设等都可以应用，以提高施工安全性和效率。

此外，驾驶领域也将被惠及。“像危化品运输、长途客运等，一旦出事，就会造成严重的群死群伤。”唐再汐解释道，脑机接口可以对司机状态进行实时识别，以及预警干预，我们会在出现风险隐患时，就提前通知到人。

安全性究竟几何

说了这么多应用场景，如果没有强大的安全性作保障，脑机接口不可能实现大范围应用。

脑机接口目前的安全性究竟怎样呢？上述脑机接口领域研究人员对此表示：“虽然脑机接口的安全性正在逐步提高，但离大规模、安全的应用还有一段距离。”

一是硬件安全性提升问题。目前植入式脑机接口仍没办法解决排异反应问题。“生物相容性上仍存在巨大挑战。如何能让电极植入后，排异反应降到最低甚至没有，相关材料需要再花大量时间去研究解决。”

另一方面，以目前医疗水平植入手术能确保基本没有问题，但植入后的长期安全性尚无法保证。目前的临床试验数据表明，脑机接口在小规模应用中是安全的，但大规模应用还需进一步验证。这包括术前评估、术中精确操作以及术后的恢复和监控。

“隐私问题也不可忽视。”唐再汐表示，脑机接口会读取大脑信号，涉及个人隐私数据。“就像手机里的隐私数据一样，脑机接口的数据也须防止被攻击和泄露。”这需多层次的安全防护措施，还需要制定严格的隐私政策和法律法规，确保用户数据不被滥用，我国相关的行业政策对此已有涉及。

“总的来说，脑机接口目前还在测试阶段，离真正安全无忧的‘全民普及’还有一些路要走。”这名研究人员表示，随着技术进步和更多临床数据的积累，我们有理由相信脑机接口会越来越安全，并最终广泛应用于医疗、教育和生活的各个方面。

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