韩璧丞:脑机接口在科研和产业中对世界的影响

2023/01/10


如果用一个简短的话来总结脑机接口,我特别喜欢用“三磅宇宙 百年探索”去总结,大家知道我们的大脑只有三磅重,但是它却有680亿到上千亿个神经元。很多人听到脑机接口是马斯克在2016年成立的一家脑机接口公司-NEURALINK,很多人从那一刻开始关注脑机接口。但是其实它已经有近百年的历史了,对于我们专门研究脑机接口的人来说,这一百年既壮阔又悲壮。


2014年的时候,德国的Hans Berger医生出于对大脑信号的好奇制作出巨大的放大器,第一次在人类大脑上采集到细微信号,这正负50微伏的脑电信号是一节五号电池的一百万分之一。后来神经科学家Phillip Kennedy用自己的一生研究脑信号。1998年他说服了一个全身瘫痪的病人同意通过开颅手术把电极植入大脑,并通过让病人说一些话来记录大脑信号,希望找到人们语言和大脑信号之间的关系,很遗憾由于病人的瘫痪程度非常大而且也丧失了一部分的语言功能,虽然得到了一些信号切对电脑光标产生控制,但是没有办法得到一一对应的关系。2014年他让医生团队在自己的大脑中植入两个电极来读取自己大脑里的神经信号,实验过程当中,自己读出了很多语句,同时看神经信号是什么样的。


过去一百年时间里,很多实验室都前赴后继的研究脑机接口,过去20年迎来了加速器,2006年在动物身上的实验,通过在猴子大脑里面植入电极,让我们理解了大脑的可塑性如此之强。2014年当时被誉为脑机接口之父的米格尔院士做了一套脑控外骨骼的装备,让一个28岁全身瘫痪几乎下肢不能动的病人,当着12亿人的面进行世界杯的开球,正是非常震撼的开球,让很多人了解到了什么是脑机接口,了解到脑机接口的技术,改变生活状态。


脑机接口在近些年开始逐渐地往产业化发展,其实是解决世界真实问题。在脑机接口领域,主要分成两大类,第一类是侵入式,在传感器做优化,是侵入式的方向。第二类是哈佛和MIT的非侵入式的脑机接口技术。


虽然说脑机接口这项技术引起非常多人的关注,但是真正下决心,并且全力投入做脑机接口的公司到现在并不多,所有的硬件开发需要大量的资金投入,截至目前,据公开媒体看到的,世界上募资超过2亿美金以上的并且全部投在研发上的公司,全世界只有两家,第一家是成立于2016年的NEURALINK,另外一家就是我们团队在2015年成立在波士顿的BrainCO。


NEURALINK在过去三年时间里,每年都会做一个发布会,俗话说“外行看热闹,内行看门道”,每年神经科学家都会对发布会进行非常深度的解析。比如说2019年让我们看到手术机器人在电极和算法、芯片都有很大的进步。2020年,NEURALINK在一个猪的身上,植入了侵入式的脑机接口的发布器。2021,整个产业界的展望是以后的开颅手术会变得非常的优雅,可能一个小时就完成开颅并把一个硬币大小的NEURALINK植入到大脑里面,晚上就进行正常的生活。   


我们团队在过去的七八年时间里面一直专注于非侵入式脑机接口的技术,主攻神经肢体的重建和脑控增强。


我们的假肢在2019年登上了美国《时代周刊》的封面,因为我们解决了脑机接口里面的核心问题,就是如何让假肢灵敏的读取大脑里面的信号,用户配好假肢之后可以非常精准灵活的操作。目前我们在做第二代的智能假肢,在里面增加了反馈和触摸的功能。我们通过假肢的传感器可以非常精准地判断是哪一个手指和力度,目前几乎可以摸出绝大多数生活当中的物体。我们帮人做完手之后,开始帮没有腿的人做腿,比机器人更难保持平衡的是人类的腿,机器人在工厂环境相对简单一些,但是我们日常中面临的环境日常复杂,我们进化过程当中掌握了非常强的反应能力,人类130毫秒之内就可以对外界进行生理上的反应,我们通过几年时间研发了一个可以给没有腿的残疾人自由控制的下肢。可能很多人看到过,在奥运会比赛中有一些没有腿的残疾人还可以跑步参加比赛。BrainCO就利用了脑机接口的传感技术,检测每一个动作,让大腿截肢的肢体残疾人恢复日常生活。我们结合一个人在生活当中的近千个场景开发这款腿所有的适应模型,可以让他们很快的像婴儿一样学习,重新直立行走,适应生活。


BrainCO前些年先解决了残疾人方面的问题,近些年我们也得到了很多的询问,说我们既然可以识别到几毫秒人大脑对身体的控制,有没有什么办法解决大家睡眠的问题呢?睡眠其实是一个非常复杂的问题而且非常重要,大家的一生当中有1/3的时间都在睡觉,身体里面有很多的循环和代谢都是在睡觉过程当中实现优化的。


为此我们做了非常深入睡眠产业研究,调研发现中国的成年人中有38%会出现不同程度的睡眠问题,今年可以达到42%以上,过去的十年时间里面,大家睡觉的时间减少了1.5个小时,睡眠已经成为生活当中影响很大的事情。


以前有睡眠问题的时候人们只能选择处方药或褪黑素,再就是去医院戴上一个非常复杂的机器检测身体脑电的指标给予不同的干预。


BrainCO通过几年时间研发出了能够让人很好睡觉的产品,这款产品取代传统在医院里面需要戴上复杂仪器检测的大脑信号,并且在它需要的时候给予一个特殊的微电和声波的干预,让大脑快速地进入到睡眠状态,目前我们已经和多家医院进行联合临床研究,效果看起来也是很不错的。


我们做的事情就是把脑机接口结果推向世界,解决人们生活当中的真实问题。在去年“十四五”规划里面,非常明确地指出七项需要攻关的技术,其中脑机接口、脑科学也被明确列在了七项攻关的技术领域。2013年开始,美国的脑计划、欧盟脑计划,中国也开启了脑计划,这开启了脑机接口的序幕。我们非常坚信这项技术可以非常深刻地改变每一个人的生活。



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