脑机接口（BCI）的未来会是什么样子？

在科幻电影目录中，如果不看到提到神经植入物，你就无法走得很远。事实上，在现实世界中也不需要看得太远。

事实上，医学界植入大脑设备已经有一段时间了，但一种新型技术——脑机接口（BCI）——正在创造一种非常不同的神经元探索途径。

埃隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink可能是试验该技术的最著名的公司。这位商人最近在X（前身为Twitter）上宣布，第一个人类已经成功植入了芯片。该公司的第一款产品将恰如其分地称为“心灵感应”。

但Neuralink绝不是唯一一家引领神经通信这一新领域的公司，它也不会是唯一一家在推出这项技术时面临挑战的公司。

临床情况

脑机接口，也称为脑机接口，是植入脑组织中的芯片，用于获取大脑信号并将其转化为命令。测量的信号可以被描述为“思想”，被中继到辅助外部设备，然后执行特定功能。目前，主要应用是在神经肌肉领域——帮助瘫痪患者移动肌肉。

自 1970 年代初对 BCI 进行首次测试以来，该技术已经取得了长足的进步。公司和学术机构正处于临床开发的不同阶段。例如，自去年获得美国食品和药物管理局（FDA）批准这项研究以来，Neuralink才刚刚开始进行人体试验。

其他设备已经在瘫痪患者中进行了测试。BrainGate 开发了更成熟的 BCI 之一。该公司在《神经病学》杂志上发表的结果表明了良好的长期安全性，并且之前已经显示出积极的概念验证证明。总部位于美国的 Synchron 于 2023 年 9 月完成了其 BCI 早期可行性研究的患者入组。

同样在太空中产生波浪的还有 Clinatec——一个位于法国格勒诺布尔 CEA 校园的生物医学研究中心。该公司的设备Wimagine是半侵入性的，因为它位于大脑表面，使用64个电极来测量运动皮层的活动。2019 年，Wimagine 被用来帮助一名装有外骨骼的四肢瘫痪患者行走。该公司已与Onward合作，使用后者的脊髓刺激技术。

“当患者想象移动腿或手臂时，目标是实时解码这种大脑活动，以控制不同的效应器，例如外骨骼或脊髓刺激器，”Clinatec BCI 项目负责人 Guillaume Charvet 说。

2023 年 5 月，Clinatec 在《自然》杂志上发表了研究结果，证明其设备有助于恢复大脑和脊髓之间的交流。由于植入物，一名患有慢性四肢瘫痪的患者能够自然站立和行走。

脑机接口可以为患者解锁大量疗法。脑机接口促进向输出设备发出信号，利用大脑信号传导，而不是使用正常的神经肌肉通路。

“我们的技术旨在与不同类型的效应器兼容。这不仅是外骨骼或脊髓刺激器，还包括轮椅或机械臂。我们研究活动的目标是证明 BCI 可以根据皮质信号进行高水平的控制，“Charvet 说。

脑机接口何时进入市场？

简短的回答是没有确切的时间表。在临床试验取得进展后，无论是在阶段还是在招募规模上，更准确的前景都将变得明显。设备仍处于相对不成熟的阶段，长期影响尚不清楚。还有一个问题是，监管将如何处理一项已经引起了如此多公众兴趣的技术。与制药行业看到的减肥药类似，当评论丰富时，审查会更加严格。

“即使考虑到较大的误差线，我们也可以在未来十年内看到使用和接受，”BCI 公司 Diagnostic Biochips 的首席技术官兼创始人 Brian Jamieson 说。

Clinatec的纪尧姆·查维特（Guillaume Charvet）也给出了类似的估计：“我们还需要五到八年的时间才能使我们的技术在市场上覆盖大量人群。

也许要了解其未来的市场，有必要看看BCI过去的基础。尽管围绕该技术嗡嗡作响，但相关技术已经存在了几十年。正如Jamieson所解释的那样，侵入性或半侵入性大脑设备的想法是以前技术的延续。

“脑机接口并不像你从阅读评论中相信的那样是全新的。例如，自 2002 年以来，深部脑刺激已获得 FDA 的批准，“Jamieson 说。

“我们已经花了很长时间来处理[这类设备]的安全方面。脑机接口将大同小异，它将以安全性和有效性为中心。我怀疑[大脑记录设备]为大多数未来的脑机接口提供了相当好的预测设备基础。

然而，美国食品和药物管理局（FDA）已经将BCI单独列出，并发布了有关其研发的指南。该机构分享了其对一系列主题的看法，以帮助指导正在对设备进行临床测试的公司。FDA一直对监管规定守口如瓶。

Jamieson说，与植入式设备一样，风险收益比至关重要：“数十亿美元的问题是，我们能否创建一个对人们的生活产生真正有意义的影响的BCI？

当公司发布更大的临床数据集和更长的随访时间时，这一比例将变得明显。

由于公众对Neuralink的兴趣不可避免地很高，该公司的活动可能会决定对BCI的看法。例如，Neuralink因可能违反《动物福利法》而受到美国农业部的联邦调查，这将有助于如何看待该设备的开发。然而，投资者并没有被推迟，自2017年成立以来，Neuralink已经积累了超过五亿美元的资金，其中包括最近一轮2.8亿美元的融资。

网络安全——真实还是夸大？

具有讽刺意味的是，对Neuralink首次成功植入的最有说服力的回应可能是马斯克拥有的X（前身为Twitter）。在这位商人的声明下，有大量的回复将有关芯片安全性的模因联系起来。

最受欢迎的回复是里克·阿斯特利（Rick Astley）的拼贴画，从音乐视频到歌曲“Never Going to Give You Up”，在一个女人的脑海中播放，标语是“当你的Neuralink芯片被黑客入侵时”。

威胁是真实的吗？西班牙穆尔西亚大学网络安全和数据科学实验室（CyberDataLab）的博士后研究员塞尔吉奥·洛佩斯·伯纳尔（Sergio López Bernal）博士是这样认为的。

“如果我们继续这种技术加速发展的趋势，那么我们将在一些安全方面面临真正的担忧，”伯纳尔博士说。

伯纳尔博士解释说，脑电波包含大量敏感信息。科学表明，特定的神经元可以对特定的刺激做出反应，并且有可能利用敏感数据进行外推。然而，这样的读数需要具有特定设置的受控环境。

事实上，Bernal博士和他的团队已经模拟了对BCI的网络攻击，并推断出离散的信息。现实情况是，在当今世界，技术根本不存在连贯地阅读广泛的思想。

“凭借现在可用的技术，我们正在获得嘈杂的汇总信息。很难获得任何有意义的信息，“伯纳尔博士说。

无论威胁的风险水平如何，网络安全都将对 BCI 的发展产生重大影响。脑机接口将达到与传统医疗设备相同的标准。FDA已经认识到保护设备免受外部威胁的重要性，并在去年对提交批准申请的公司实施了更严格的网络安全要求。

“存在技术问题，因为例如，数据加密等网络安全功能需要额外的计算周期，然后需要额外的内存和处理器功率，这反过来又需要额外的电池容量。这在容量受限的设备中具有挑战性，“MedCrypt（一家为医疗设备提供数据安全的公司）的首席安全策略师Axel Wirth说。

在 BCI 等尺寸受到严格限制的设备中，实现安全功能将是一个挑战。与大多数研究设备豁免一样，在研究阶段放弃了全面的网络安全措施。但这将是公司在开发周期的某个时候必须解决的问题。

Clinatec的纪尧姆·查维特（Guillaume Charvet）打趣说，该公司将在其园区内利用网络安全研究实验室的服务，尽管确认网络安全是以后开发道路上的一个考虑因素：“我们在这个临床试验阶段没有专门解决这个问题。

与伯纳尔博士一样，沃斯认为，通过对这些设备的攻击来连贯地“阅读思想”的技术还处于足够成熟的阶段。

“[主要担忧]是关于收集的数据。有人能读懂我的脑电波吗？理解脑电波并将其转化为实际思维并不容易。没那么简单，“沃斯说。

不过，沃斯并不排除攻击的可能性，他暗示了更根本但同样危险的电子入侵。

“例如，是否有人会将设备发送到持续通信模式的攻击场景，这会更快地耗尽电池？这当然是可能的，“沃斯补充道。

在公众的犹豫和公众的不信任和最坏的情况下，沃斯平息了人们对袭击可能有多频繁的担忧。与开放网络医院系统不同，脑机接口是封闭系统，不是一个容易的目标。事实上，医院遭受的数据泄露比医疗设备多得多。

Wirth总结说：“一旦这些设备在医院环境之外进入更主流的使用，攻击确实是可以感知的，但不太可能。