一文读懂马斯克展示脑机接口：硬币大小芯片植入猪脑，实时读取猪脑信息

8月29日消息，据媒体报道，当地时间周五下午，硅谷明星企业家埃隆∙马斯克（Elon Musk）在位于加州弗里蒙特的脑机接口初创公司Neuralink总部展示最新研究成果，其中包括简化后硬币大小的Neuralink植入物和进行设备植入的手术机器人。

马斯克先是回顾了去年7月份发布的可扩展高宽带脑机接口系统，并介绍Neuralink公司已经将设备简化成只有硬币大小。马斯克现场展示了这款硬币大小、可以置于人们颅顶部位的设备。其直径为23毫米，厚度8毫米，拥有1024路连接，能够感应温度气压，并读取脑电波、脉搏等生理信号，且具备无线充电功能。马斯克还展示了有实际功能的设备植入手术机器人，能够完成开颅、植入感受器并进行黏合等所有步骤。

发布会现场马斯克展示了一群实验猪。其中几只实验猪之前接受过外科手术，由手术机器人将最新版的Neuralink设备植入大脑。结果显示这些猪的大脑活动可以通过无线传输到附近一台电脑上，让在场所有人员看到当马斯克抚摸它们的鼻子时，这些猪的大脑神经元有所反应。

马斯克在发布会上热情洋溢地谈到这项技术在解决脑损伤和其他疾病方面的潜力。“神经元就像线路，你需要某种电子产品来解决电子问题，”他说。

对于成立已经四年的初创公司Neuralink来说，这次展示意在表明，公司的脑机接口技术正在进步，有望在未来某一天安全地应用于人类自身。这种技术可能会帮助身体出现状况的残疾人，同时也会将各种科幻场景变为现实打开大门。马斯克曾表示，比如音乐可以直接进入人的大脑。正是这种雄心壮志，让Neuralink从一个昂贵的研究项目转变为一家消费类电子产品公司，有朝一日其或许可以证实迄今为止所获得的1.58亿美元投资物有所值。

去年Neuralink在旧金山的一次发布会上展示了相关计划和技术突破。当时，马斯克展示了早期版的Neuralink植入设备，并透露该公司已经在老鼠和灵长类动物身上进行了测试，公司通过植入动物大脑的微型电极能够记录和分析动物的神经活动。这项工作与学术研究人员和少数公司几十年来一直在做的工作类似。这些项目的目标都是利用大脑植入技术实现奇迹般的壮举，比如为盲人恢复视力，帮助瘫痪或中风的人交流，治疗精神疾病等等。事实上，很多人已经通过植入手术来帮助解决这些问题。

马斯克和其他Neuralink员工提出的主要观点是，现有技术太危险、太麻烦，而且广泛使用的局限性太大。如今，最强大的植入物也需要人们经历高风险的手术，而患者往往只有在医生和专家的帮助下才能体验到这项技术的好处。除此之外，植入物的寿命也很短，因为大脑往往会将植入物视为异物，在植入物周围形成疤痕组织，从而干扰电信号。鉴于此，Neuralink公司尝试制造一种更接近消费电子设备的植入物，这种植入物比现有产品更小、更便宜，对脑组织的影响更小，但可以处理海量的大脑数据。

在过去几个月里，Neuralink公司给实验猪植入了一个直径22.5毫米、厚8毫米的装置。这款设备顶部有一个计算芯片，上面有64条极细线丝，线丝末端连接着传感器。在手术过程中，这些动物先是被带到弗里蒙特的手术室进行麻醉，然后外科医生会对它们进行开颅手术。

一旦部分头骨被移走，手术机器人就会开始将这些线植入大脑的特定部位，这样传感器就会尽可能地靠近神经元，从而能够读取清晰的大脑活动信号。这个连接过程大约需要30分钟，因为机器人需要使用计算机视觉软件、高清摄像头和其他技术来精确定位线丝接头。Neuralink公司总裁马克斯∙霍达克(Max Hodak)在一次采访中说：“马斯克对整个手术过程的时间很不满意。”

此次发布会之前，记者曾近距离观察过一只实验猪，很难找到任何植入设备或进行过手术的证据。这只动物的伤口已经完全愈合，其在Neuralink公司办公室的临时区域蹦蹦跳跳，就像其他一些没有植入设备的猪一样。但是当记者给这只实验猪喂一根胡萝卜并抚摸鼻子时，这只猪身后的一个巨大电脑屏幕活跃起来，显示出大脑神经元在活动，并对触摸做出反应。

但动物实验的争议性和创始人的名气让Neuralink成为了动物权利活动人士抨击的焦点。该公司表示，试验对象由畜牧业专家照料，并限制灵长类动物上进行试验。

为了证明其技术的安全性，Neuralink公司还从一些动物身上取出植入物，并发现这些动物恢复正常生活，没有明显的不良影响，该公司表示。在某些情况下，Neuralink已经成功在一只动物体内同时植入两个设备，能够实时从大脑的两个半球获得信号。Neuralink不仅能够通过植入物读出大脑活动，还能向电极发送信号并刺激大脑。所有这些研究都是在Neuralink园区进行的，园区内有机器人组装、芯片和线材制造以及畜牧等设施。

Neuralink曾一度打算使用植入物和另一个放置在耳朵后面的设备来处理诸如无线通信之类的事情。然而现在，它已经把所有功能都整合在一个小设备上。霍达克说：“这样做更简单。植入物的电池可以持续24小时，还可以像智能手机一样无线充电。随着时间的推移，Neuralink希望继续缩小这款设备，同时提高其计算能力。”

马斯克此前曾表示，Neuralink希望最早在今年进行人体试验。当然，这需要监管部门的批准和技术安全的保证。霍达克说：“我们很乐意在今年进行人体试验。”“这显然是一件不能操之过急的事情，我们可以在完全准备好了的时候放手去做。”虽然我们还不能把它卖给你，但它开始更像一个产品，更实际。现在我们有了适合大脑的Fitbit。”

马斯克和霍达克均称，Neuralink已被美国食品和药物管理局（FDA）授予“突破性设备状态”，这意味着该机构将比以前更快地对公司申报做出反应，但并不构成对人体试验的批准。霍达克说：“我们正与FDA携手合作。”

马斯克试图强调这种脑机接口技术对人体健康的好处。那些身体有缺陷的人将是最有可能首先冒险尝试大脑植入的人，因为他们可以获得巨大好处。例如那些中风后失去说话能力的人，通过植入设备可以简单了解人们想说什么，他们的话可以通过电脑大声说出来，或者输入到屏幕上。

当然马斯克也看到了这些植入物更多的未来应用，比如在人和机器之间建立高带宽数据连接的能力。马斯克举例说，就像在《黑客帝国》中可以立即学会一门语言或武术。但对马斯克来说，Neuralink的最终目标将是帮助人类跟上人工智能的步伐。今年早些时候，马斯克在描述Neuralink的使命宣言时就说：“如果你无法打败它们，那就加入它们。”

专家点评：

中科院神经科学研究所李澄宇教授：虽然通道数（1024通道）少于去年三千多通道的版本，但是新版本的设备比以往的更小，电池可以使用全天，当晚可以完成无线充电，通过替代部分头骨实现了低可见度，离实际应用推进了很大一步。

通过以记录到的电活动预测猪的四肢动作，验证了设备的有效性；通过手术之后猪的健康与正常行为，验证了安全性与鲁棒性；尤其是在植入一段时间后可以安全取出，这对于版本迭代及实用化是非常重要的，因为很细的柔性电极在取出时可能会折断。

近期将在多种医疗应用中取得突破性进展，包括脊髓损伤修复、盲人视觉恢复等脑疾病治疗。未来会强力推动人脑工作原理的理解，并可能对社会的运行模式产生颠覆性影响。

清华大学脑机接口专家洪波教授：跟上次发布会相比，Neuralink团队在两方面取得了显著进展：一方面是缝纫机式的手术机器人大大改进，可在大动物和人类大脑自动植入上千根电极丝，上次是一个只能用于大鼠的原型机。

从展示会视频看，还不能确定现场的那只植入电极的小猪是否由这台手术机器人自动完成的。另一方面是植入器件的微型化和无线传输设计。按照马斯克的说法，是一个23毫米直径硬币大小的圆片，可以采集传输上千通道的神经放电信号。上一版是USB有线接口，这版是无线接收甚至充电。不能确定的是，现场演示的小猪的脑内放电信号是否由这样的设备记录。

这个设计和我们团队的微创脑机接口有相似之处，但我们更关注颅内脑电，而不是单个神经细胞放电，因而对植入器件的要求相对较低，可以完全埋在颅骨里。这次发布会让人失望的是神经信号解码方面没有任何进步，只是简单演示了小猪四肢运动和脑内神经放电的关系，离植入脑机接口与手机通信还有很长的路要走。

从马斯克的演讲，可以感到他对神经编码原理不是很关注，对其难度的认识不够，他大部分的精力都在上面两方面的工程设计和实现，目前团队安排也能看出这一点。其实这次演讲更像是Neuralink的人才招聘，科学和工程进展并没有媒体期待的那么巨大。人脑植入脑机接口值得期待，但要有足够的耐心面对神经界面和神经编码方面的挫折。