猴子双手被绑下用“意念”成功取食物　国产脑机接口实现全球首例

通过意念完成行为是许多人想像过的事情，近日，天津南开大学段峰教授领衔的团队就完成全球首例非人灵长类动物（猴）“介入式脑机接口试验”，让一只双手被绑的猴子在想伸手拿食物吃时，能通过意念（脑电信号）操纵机械臂运动，结果成功把食物送到自己口中。
据介绍，相比于美国富豪马斯克（Elon Musk）旗下的Neuralink公司需要在猴子脑袋上打洞，今次使用的是医疗领域成熟的神经介入技术，安全性相对较高。段峰更将该技术称为突破国外技术封锁、实现“降维打击”的一步。

电影《铳梦：战斗天使》有这样一幕：在26世纪的未来世界中，街头卖艺的残疾人士可以用机械臂自如地弹吉他，只有大脑保存完好的女主角艾莉达在安装机械肢体后重生。

上述情境离我们有多远？据《每日经济新闻》报道，近日，段峰的团队就利用国产脑机接口让猴子通过意念取食，透过验证“介入式脑电信号解析”这一新技术，实现主动意图识别对机械臂的控制。未来还将开展人体试验，实现“人机协同介入式脑机康复系统构建”这一新应用。

近年来，欧盟、美国、日本皆耗费大量人力、物力、财力开展脑机接口技术研究与应用。包括马斯克旗下Neuralink公司在内的科技巨头公司，投入了超过3亿美元（约23.48亿港元）在非侵入式“脑机语音文本界面”技术、人脑记忆功能、神经假体等脑机接口细分领域，美国国防高级研究计划局还开展了以控制神经元增强士兵认知和决策能力为目的的下一代无外科手术神经技术项目。目前脑机接口在军事上的应用已占全球脑机接口总应用的25%，而据中国电子技术标准化研究院公布的《脑机接口标准化白皮书2021》预测，脑机接口技术潜在市场快将达数百亿元人民币。

不过，Neuralink公司的侵入式技术，是需要在猴子脑袋上钻一个洞，将电极插入其大脑皮层内部，并将大脑连接一台外界设备，虽然最终使猴子们借助“意念”在电脑上玩游戏或者打字，但23个试验猴中有过半已死亡，Neuralink亦因涉及违反《动物福利法》受查。

相反，段峰采取非侵入式脑机接口，是隔著头皮采集脑电信号。

段峰发现，其实两种技术各有不足之处，侵入式脑机接口对试验者的伤害很大，安全性难以保障，但非侵入式脑机接口采集信号的准确性和长期识别的稳定性亦有待提高，考虑到头皮表面脑电信号的客观干扰过于复杂，技术壁垒一时三刻难以突破。

最后，他联手神经介入器械公司心玮医疗，共同研发介入式脑机接口，涉及到前端的脑电信号采集传感器（在支架上放置电极）和后端的信号放大器。

具体操作上，介入式脑机接口不需要对试验者开颅并切除大块头骨，只需在其颈静脉刺个小口，再通过颈静脉导管将装有传感器的支架送入位于大脑运动皮层脑区的血管。而导管被移除时，支架在血管壁内扩张，贴近血管内壁，从而采集脑电信号。

采集到的脑电信号经滤波、降噪等处理后，会导入电脑并进行解析，电脑识别到运动意图后便会发送控制命令，从而操纵机械臂运动。因此，当被绑住的猴子想吃食物并产生伸手冲动时，就会持续产生脑电信号操纵机械臂的运动，最终实现把食物送入口中。

未来，团队还将从动物试验拓展到人体试验，但难度亦会增大，除了需要找到更好的合作平台，伦理审批各项工作进展的不确定性也比较大。段峰表示，后续仍要继续监测试验羊和猴的各项生理指标，以评价试验的有效性和安全性，但他希望在半年之内完成人体试验前的工作。