·腦機(jī)接口并非包治百病的神器，也遠(yuǎn)未到能讓人類“賽博飛升”的效果。但在康復(fù)中心里，這項(xiàng)由腦科學(xué)與AI共同驅(qū)動(dòng)的技術(shù)正為很多患者帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的希望。

音樂(lè)會(huì)上，當(dāng)上一支樂(lè)隊(duì)激情獻(xiàn)唱之后，幾名頭戴著蜘蛛網(wǎng)般“神秘設(shè)備”的志愿者悄然登上了舞臺(tái)。當(dāng)觀眾還在好奇節(jié)目?jī)?nèi)容的時(shí)候，大屏幕上赫然出現(xiàn)了代表幾人大腦活動(dòng)情況的圖像。隨即，或歡欣、或平靜的不同音樂(lè)片段響起，這些圖像也隨之發(fā)生變化。

舞臺(tái)上的工作人員向觀眾解釋道，這些志愿者佩戴的是腦機(jī)接口設(shè)備，能夠通過(guò)帽子上的多個(gè)電極記錄大腦活動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào)，從而繪制出反映不同腦區(qū)活躍情況的圖像。當(dāng)佩戴者們聽到不同音樂(lè)時(shí)，他們的大腦活動(dòng)發(fā)生改變，而這些數(shù)據(jù)能夠幫助科學(xué)家更好地研究和干預(yù)抑郁癥、失眠乃至阿爾茨海默病。

在這些圖像中，紅色代表腦區(qū)活躍，而藍(lán)色代表平靜，每位志愿者的分布大不相同。當(dāng)音樂(lè)從《泰坦尼克號(hào)》切換到《西游記》時(shí)，他們的腦圖發(fā)生了一些肉眼難辨規(guī)律的變化?！案揪蜎]變嘛?！币晃辉趫?chǎng)觀眾疑惑地說(shuō)。

這是近日在上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院校友音樂(lè)會(huì)上發(fā)生的一幕。生產(chǎn)這些腦機(jī)接口設(shè)備的公司、上海念通智能的創(chuàng)始人束小康告訴澎湃科技，每個(gè)人的腦電圖差別很大，而音樂(lè)刺激與大腦活動(dòng)的關(guān)系究竟是怎么樣的，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析才能知道。即便如此，他認(rèn)為腦機(jī)接口用這種形式“亮相”仍然很有意義，能夠向公眾展示其應(yīng)用前景。

音樂(lè)會(huì)上，佩戴腦機(jī)接口設(shè)備的志愿者們正在等待登臺(tái)。圖片由受訪者提供

應(yīng)用的局限

這次演示背后的原理是“音樂(lè)治療”，即通過(guò)音樂(lè)刺激來(lái)改變大腦活動(dòng)以達(dá)到治療目的。例如，近期一項(xiàng)國(guó)內(nèi)研究指出，多人共同聆聽音樂(lè)時(shí)，大腦活動(dòng)呈現(xiàn)高度同步，彼此間會(huì)更加親密，或可據(jù)此為感到孤獨(dú)的人設(shè)計(jì)治療場(chǎng)景。

無(wú)論是研究這些腦部規(guī)律，還是根據(jù)具體患者的情況進(jìn)行干預(yù)，都需要收集大腦活動(dòng)的數(shù)據(jù)——這是腦機(jī)接口的主要功能之一。在一個(gè)理想的應(yīng)用場(chǎng)景中，腦機(jī)接口可以根據(jù)佩戴者大腦活動(dòng)的情況，自動(dòng)播放音樂(lè)，比如在睡不著的時(shí)候播放催眠音樂(lè)，在難過(guò)的時(shí)候播放令人開心的音樂(lè)，當(dāng)然最終要有切實(shí)的效果。

盡管這聽起來(lái)充滿想象空間，但束小康坦言，這次活動(dòng)只是一種概念演示，這樣的產(chǎn)品還要寄希望于我們的神經(jīng)科學(xué)家和腦機(jī)接口企業(yè)共同研究和開發(fā)。

“我們公司其實(shí)主要做的是神經(jīng)康復(fù)的腦機(jī)接口，就是給那些中風(fēng)引起的偏癱患者用腦機(jī)接口去訓(xùn)練，來(lái)恢復(fù)肢體功能?！笔】嫡f(shuō)。

他表示，腦機(jī)接口的最大特點(diǎn)在于大腦與機(jī)器“實(shí)時(shí)雙向互動(dòng)”。國(guó)家藥監(jiān)局在今年9月份發(fā)布了中國(guó)第一份腦機(jī)接口國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，明確定義了什么是腦機(jī)接口：從中樞神經(jīng)系統(tǒng)（大腦或脊髓）采集信號(hào)，要有實(shí)時(shí)的雙向互動(dòng)，即能看到大腦的變化，并對(duì)這個(gè)變化做出反應(yīng)，最終要達(dá)到治療、診斷或增強(qiáng)功能?！叭绻麤]有這些功能，只是采集腦電信號(hào)，它也不叫腦機(jī)接口?！?/p>

從這個(gè)角度來(lái)看，腦機(jī)接口領(lǐng)域的應(yīng)用目前仍然非常有局限性，“最有可能落地的就是中風(fēng)患者的肢體康復(fù)，其次是睡眠、阿爾茨海默病以及癲癇這些腦疾病?！?/p>

在束小康看來(lái)，無(wú)論是信號(hào)更清晰、需要開顱植入大腦的侵入式腦機(jī)接口還是腦電帽等非侵入式腦機(jī)接口，需要克服的根本性難題在于大腦的復(fù)雜性。他舉例道，在目前最成熟的運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口技術(shù)中，即便有人工智能算法的加持，也僅能識(shí)別大腦的“二分類”指令，例如“抓”與“放”。

“但凡加一個(gè)動(dòng)作類別，它的準(zhǔn)確度基本上就會(huì)從百分之八十掉到百分之五六十?！彼f(shuō)，“人工智能的計(jì)算邏輯跟大腦的計(jì)算邏輯完全不一樣，我們很難把里面的運(yùn)行規(guī)律找到。”

泡沫毋庸置疑？

即便應(yīng)用場(chǎng)景有限，腦機(jī)接口無(wú)疑是當(dāng)下最炙手可熱的科技賽道之一。國(guó)家“十五五”規(guī)劃建議等政策文件中明確提及它的重要地位，大量資本涌入，媒體關(guān)注度激增、創(chuàng)業(yè)企業(yè)扎堆出現(xiàn)。

“存在很大的泡沫，這是毋庸置疑的?！笔】嫡f(shuō)。泡沫的第一個(gè)表現(xiàn)是預(yù)期過(guò)高。普通公眾對(duì)腦機(jī)接口的想象往往停留在科幻電影的層面——用意念控制機(jī)器人、穿上外骨骼重新行走、甚至把知識(shí)直接灌進(jìn)大腦。

“有人會(huì)問(wèn)我，小孩子不愿意學(xué)習(xí)，是不是可以直接把知識(shí)灌進(jìn)去?！笔】嫡f(shuō)，“這些想象很美好，但是太夸張了，做不到的?！币恍┢髽I(yè)和媒體也樂(lè)于放大這些想象。他們?cè)谛麄髂X機(jī)接口的控制功能時(shí)往往夸大其詞，宣傳某款設(shè)備能讓患者“用意念玩游戲”或“控制機(jī)器人”，技術(shù)確實(shí)可行，但往往忽視了最核心的問(wèn)題：這些應(yīng)用的實(shí)際醫(yī)學(xué)價(jià)值有多大？

相比于能夠通過(guò)其他技術(shù)手段更容易實(shí)現(xiàn)的控制應(yīng)用，目前腦機(jī)接口技術(shù)在神經(jīng)損傷患者的康復(fù)訓(xùn)練等醫(yī)療場(chǎng)景或許有著更大的作用?！皩?duì)于康復(fù)來(lái)說(shuō)有很重要的意義，因?yàn)槟X機(jī)接口實(shí)現(xiàn)的是大腦跟外周神經(jīng)的閉環(huán)調(diào)控，通過(guò)這種閉環(huán)調(diào)控可以帶來(lái)神經(jīng)功能重塑。”束小康說(shuō)。

許多企業(yè)正在探索使用腦機(jī)接口治療抑郁癥、焦慮癥等心理疾病，但挑戰(zhàn)在于背后的腦科學(xué)依據(jù)實(shí)際上還不清楚。束小康認(rèn)為，這樣的產(chǎn)品要成功落地，首先還需要加深對(duì)疾病背后科學(xué)規(guī)律的認(rèn)知。

泡沫的第二個(gè)表現(xiàn)是資本的錯(cuò)配。在需要開顱植入的侵入式和佩戴外部腦電設(shè)備的非侵入式兩條技術(shù)路線中，大量資本涌向了前者，因?yàn)榍秩胧降闹笜?biāo)更高、控制更精準(zhǔn)。但問(wèn)題在于，侵入式需要開顱手術(shù)，每次臨床試驗(yàn)投入可能達(dá)到數(shù)千萬(wàn)，而其適應(yīng)癥和治療效果可能還不明確。

相比之下，“非侵入式腦機(jī)接口跑得太慢?！笔】嫡J(rèn)為這是一種不健康的發(fā)展模式，“侵入式腦機(jī)接口確實(shí)可以做到更高的控制精度，但是非侵入式腦機(jī)接口可以在有限的控制精度下達(dá)到更廣泛的應(yīng)用效果?！?/p>

而在監(jiān)管層面，“現(xiàn)在國(guó)家基本上就是把侵入式跟非侵入式的腦機(jī)接口同時(shí)作為三類醫(yī)療器械監(jiān)管，導(dǎo)致非侵入式的（審批）也變得很難。”

下一個(gè)重大突破的方向

在束小康看來(lái)，腦機(jī)接口的下一個(gè)重大突破可能來(lái)自兩個(gè)方向：人工智能算法的升級(jí)和腦科學(xué)本身的進(jìn)展。

腦機(jī)接口不是一個(gè)新概念，但其近年來(lái)的飛速發(fā)展則得益于人工智能算法的發(fā)展，讓復(fù)雜的大腦信號(hào)模式能夠被更好的識(shí)別。然而，束小康表示，目前腦機(jī)接口采用的都是高校研究已久的成熟算法，企業(yè)的創(chuàng)新空間有限。“其實(shí)到企業(yè)說(shuō)實(shí)話不可能非常創(chuàng)新了，模型都已經(jīng)研究得大差不差，算法方面的提升可能有限?！?/p>

更關(guān)鍵的制約來(lái)自腦科學(xué)本身。束小康強(qiáng)調(diào)，“腦科學(xué)的發(fā)展本身肯定是腦機(jī)接口的一個(gè)上限的瓶頸?！睋Q句話說(shuō)，腦機(jī)接口無(wú)法做出我們未能理解的事情。如果我們不清楚音樂(lè)如何治療失眠、何時(shí)應(yīng)該給什么刺激能改善睡眠結(jié)構(gòu)，再先進(jìn)的設(shè)備也無(wú)法回答這個(gè)問(wèn)題。

束小康認(rèn)為，腦科學(xué)研究呼喚更加高效的腦機(jī)接口算法和設(shè)備，而腦機(jī)接口的研究和應(yīng)用本身也會(huì)反過(guò)來(lái)促進(jìn)腦科學(xué)的發(fā)展。許多醫(yī)生與科學(xué)家在接觸腦機(jī)接口產(chǎn)品和研究后，對(duì)大腦有了更全面的認(rèn)知，這可能會(huì)改變他們對(duì)患者診斷和治療的理解。

束小康對(duì)腦機(jī)接口的近期前景做出了相對(duì)保守但具體的預(yù)判：“未來(lái)3到5年，神經(jīng)康復(fù)是腦機(jī)接口技術(shù)的主要落地場(chǎng)景之一。”

在這個(gè)場(chǎng)景中，癱瘓的病人可以通過(guò)腦機(jī)接口來(lái)控制氣動(dòng)手套等設(shè)備，來(lái)完成抓握等動(dòng)作。其目的并非通過(guò)這些設(shè)備進(jìn)行日常生活，而是在這種訓(xùn)練中引導(dǎo)大腦重建對(duì)肢體的控制能力。

雖然神經(jīng)的這種“可塑性”能力仍然存在很多科學(xué)謎團(tuán)，實(shí)際治療效果也往往因人而異，但總體而言腦機(jī)接口療法已經(jīng)顯示出不錯(cuò)的效果。束小康透露，念通智能的產(chǎn)品已經(jīng)完成了數(shù)百例針對(duì)中風(fēng)偏癱患者的多中心臨床研究，結(jié)果顯示，在傳統(tǒng)康復(fù)手段50%左右有效率的基礎(chǔ)上，結(jié)合腦機(jī)接口技術(shù)后，整體有效率能提升到接近90%。

“有些中風(fēng)患者，治療了不到20天，手腳都能動(dòng)了。后來(lái)其中還有一位患者跑了半馬，這讓醫(yī)生都很驚訝?！彼f(shuō)。

音樂(lè)會(huì)上的實(shí)時(shí)腦圖演示，或許只是滿足觀眾好奇的“演出效果”和對(duì)科研工作者的一種啟發(fā)。腦機(jī)接口并非包治百病的神器，也遠(yuǎn)未到能讓人類“賽博飛升”的效果。但在康復(fù)中心里，這項(xiàng)由腦科學(xué)與AI共同驅(qū)動(dòng)的技術(shù)正為很多患者帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的希望。當(dāng)觀眾看到那些跳躍的彩色圖像是大腦在音樂(lè)刺激下的活動(dòng)縮影時(shí)，關(guān)于“腦機(jī)接口到底能干什么”的討論也已經(jīng)從科幻的想象落到了真實(shí)的場(chǎng)景中。