腦機(jī)接口路線之爭(zhēng)愈演愈烈，馬斯克的Neuralink迎勁敵

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，腦機(jī)接口初創(chuàng)公司Precision Neuroscience宣布，在由Mount Sinai Health System的外科醫(yī)生領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)臨床研究中，他們成功地在一名患者體內(nèi)暫時(shí)放置了4096個(gè)電極，在探測(cè)人類思維方面使用的電極數(shù)量創(chuàng)下了世界紀(jì)錄，是Neuralink植入物中用于讀取信號(hào)的電極數(shù)量的四倍。

電極數(shù)量是腦機(jī)接口領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，能夠大幅提升大腦傳輸數(shù)據(jù)的“帶寬”，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制指令。值得注意的是，上一個(gè)在腦部植入電極數(shù)量的世界紀(jì)錄也是由Precision Neuroscience公司創(chuàng)造的，是在去年9月，成果發(fā)布于《神經(jīng)外科雜志》。

并且，Precision Neuroscience和馬斯克腦機(jī)接口公司Neuralink的技術(shù)路線也不一樣，成為后者需要面對(duì)的強(qiáng)敵。

超薄電極無需刺穿腦組織

Precision Neuroscience由私募股權(quán)投資者M(jìn)ichael Mager和Benjamin Rapoport博士共同創(chuàng)立，其中Benjamin Rapoport博士是Neuralink的一位聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司創(chuàng)立的目標(biāo)也是幫助癱瘓患者。根據(jù)公司公告，Precision Neuroscience采用與Neuralink不同的技術(shù)路徑，聲稱是開發(fā)了“第7層大腦皮層”腦機(jī)接口。

Precision Neuroscience的“第7層大腦皮層”腦機(jī)接口是可拓展的微創(chuàng)腦機(jī)接口平臺(tái)，構(gòu)建了一種模塊化的和可拓展的腦機(jī)接口平臺(tái)，包括高通量薄膜電極陣列和微創(chuàng)手術(shù)植入系統(tǒng)，促進(jìn)與大腦皮層表面的大部分區(qū)域的雙向通信。

如下圖所示，為了打造“第7層大腦皮層”腦機(jī)接口，Precision Neuroscience研發(fā)出一種超薄電極，植入時(shí)不需要刺穿大腦，但可以收集比傳統(tǒng)陣列多出數(shù)百倍的數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，電極數(shù)量是腦機(jī)接口的重要指標(biāo)，比如，想要讓患者能夠用意念控制假肢或者移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)，幾十個(gè)電極是不夠的，Precision Neuroscience的方案能夠以微創(chuàng)的方式部署高密度電極。

“第7層大腦皮層”腦機(jī)接口示意圖，圖源：Precision Neuroscience

Precision Neuroscience開發(fā)的超薄電極名為L(zhǎng)ayer 7，是一種能夠?qū)㈦姌O嵌入貼合大腦表面的柔性薄膜，膜的厚度僅為人類頭發(fā)直徑的五分之一，植入時(shí)不需要刺穿大腦，但可以收集比傳統(tǒng)陣列多出數(shù)百倍的數(shù)據(jù)。

如下圖所示，Layer 7具有出色的電極特性，每個(gè)電極都通過極細(xì)的鉑絲和電子設(shè)備相連，且以模塊化的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)排列，因此是以非常規(guī)則的幾何圖案覆蓋在大腦表面。研究人員對(duì)8個(gè)陣列的4232個(gè)微電極進(jìn)行阻抗表征，其中電極連通率> 93%。另外，在1 kHz時(shí)的阻抗幅度隨著電極尺寸的減小而增大。其中，20μm直徑電極的平均阻抗為497 kΩ，200μm直徑電極的平均阻抗為32 kΩ。因此，Layer 7具有很好的魯棒性。

Layer 7的電極特性，圖源：Precision Neuroscience

為了更好地生產(chǎn)Layer 7，Precision Neuroscience收購了位于得克薩斯州這座占地22000平方英尺的代工廠，包括一個(gè)5500平方英尺的ISO 5級(jí)潔凈室，超過500多平方英尺的ISO 6級(jí)后處理和裝配空間，以及50多個(gè)專業(yè)化工具。Precision Neuroscience公司CEO Michael Mager表示，“腦機(jī)接口不僅僅是電極陣列，機(jī)器學(xué)習(xí)的復(fù)雜性是驅(qū)動(dòng)真正強(qiáng)大的腦機(jī)接口的必備條件。這是一個(gè)全棧產(chǎn)品，需要跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)來開發(fā)。”

Neuralink也將進(jìn)入新階段

按照傳統(tǒng)意義劃分，腦機(jī)接口技術(shù)路線分為非侵入式、侵入式、半侵入式和介入式。其中，馬斯克的Neuralink采用的柔性電極芯片需要在顱骨上開孔植入，便是一種侵入式的腦機(jī)接口；初創(chuàng)企業(yè)Synchron所采用的網(wǎng)籠狀電極則通過靜脈植入到皮層血管，就屬于介入式；Emotiv和NeuroSky開發(fā)的頭戴式腦電帽便是非侵入式。

當(dāng)然，隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，各個(gè)技術(shù)路線上也有進(jìn)一步的細(xì)分，比如侵入式很多采用的都是微納電極陣列，但Precision Neuroscience的方案明顯要比Imec和Neuralink等公司的方案對(duì)大腦組織的危害更小。

當(dāng)然，國內(nèi)目前的進(jìn)展也很快。今年初，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國光教授團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授團(tuán)隊(duì)宣布完成全球首例無線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO（Neural Electronic Opportunity）的臨床植入試驗(yàn)，比Neuralink早3個(gè)月完成，且技術(shù)水平也是不弱于Neuralink，比Neuralink的方案更加微創(chuàng)。因此，無論是技術(shù)進(jìn)展，還是技術(shù)特性，目前Neuralink都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

此前，有外媒報(bào)道稱，馬斯克對(duì)旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink進(jìn)展不滿。隨后，Neuralink明顯加快了推進(jìn)速度。據(jù)悉，在獲得美國FDA批準(zhǔn)第二個(gè)腦機(jī)接口人體試驗(yàn)后，Neuralink瞄準(zhǔn)歐洲市場(chǎng)。

FDA于5月份已經(jīng)批準(zhǔn)了Neuralink在第二個(gè)受試者中測(cè)試其腦機(jī)接口植入物，并批準(zhǔn)了針對(duì)首個(gè)受試者Noland Arbaugh出現(xiàn)的問題提出的修復(fù)方案。Neuralink的目標(biāo)是今年將其設(shè)備植入10 個(gè)人體內(nèi)，并希望有不同的接受者群體，以便研究各種行為。目前，已有超過1000名四肢癱瘓者簽署了Neuralink的受試者注冊(cè)表。

在市場(chǎng)領(lǐng)域方面，Neuralink已經(jīng)開始嘗試走出美國，計(jì)劃在未來幾個(gè)月內(nèi)向加拿大和英國的監(jiān)管機(jī)構(gòu)提交申請(qǐng)，開展類似試驗(yàn)。目前，Neuralink正式在英國開啟患者登記計(jì)劃，面向有特定神經(jīng)系統(tǒng)疾病的成年人開放注冊(cè)，他們有機(jī)會(huì)參與英國未來的相關(guān)臨床試驗(yàn)。與美國的要求類似，符合條件的英國參與者需年滿18周歲，并患有四肢癱瘓、視力喪失、聽力喪失、失語癥或嚴(yán)重肢體截肢等疾病。

在產(chǎn)品布局方面，目前Neuralink僅有一款名為“Telepathy”的產(chǎn)品，馬斯克此前透露了另一款名為“Blindsight”的產(chǎn)品。馬斯克稱，“Blindsight is the next”?！癇lindsight”用于幫助盲人恢復(fù)視覺重見光明。馬斯克表示，“盲人的視覺皮層依然存在，通過電信號(hào)的刺激有可能讓盲人獲得視覺感知。目前Blindsight植入技術(shù)已經(jīng)在猴子身上起作用了。”

可見，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，Neuralink已經(jīng)明顯加快了自己的步伐。

結(jié)語

根據(jù)麥肯錫的測(cè)算，全球腦機(jī)接口醫(yī)療應(yīng)用的潛在市場(chǎng)規(guī)模在2030年至2040年有望達(dá)到400億至1450億美元。但腦機(jī)接口的市場(chǎng)空間不僅是在醫(yī)療領(lǐng)域，在增強(qiáng)人體機(jī)能方面，腦機(jī)接口也被認(rèn)為是可行的方案，因此市場(chǎng)容量會(huì)更大。但是要搶占腦機(jī)接口的市場(chǎng)大蛋糕并不容易，目前競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，馬斯克的Neuralink也明顯提速了，技術(shù)落地速度有望超出預(yù)期。