美国实施了第一例人体脑机接口手术 渐冻症患者有了新的希望

来源:凤凰网      时间:2022-08-01

记者 汤一涛

马克思·霍达克(Max Hodak)上一个为人所知的身份是脑机接口公司Neuralink的联合创始人兼总裁,但现在,他的新身份是另一家脑机接口公司Synchron的投资人。离开Neuralink后,他成为了Neuralink的竞争对手。

就在7月6日,纽约的西奈山医疗中心,Synchron实施了美国第一起人体脑机接口手术。受术者是一名身患肌萎缩侧索硬化症的病人,已经丧失了行动和说话的能力。

肌萎缩侧索硬化症俗称渐冻症,患者的肌肉会逐渐萎缩,最后完全丧失行动能力。和阿兹海默症不同,这种疾病并不会影响病人的神经活动。即使是晚期病人,也可以一直保持清醒的意识。

Synchron的目的,就是使这些病人可以通过意识,操控电子设备,例如发送短信或者网上购物。这也不是Synchron第一次实施人体脑机接口手术。此前,Synchron就已经在澳大利亚的4位病人身上植入了它的设备。

脑机接口的核心工作原理,是将大脑的生物电信号转化为外部控制装置可以识别的命令。通常来说,脑机接口分为侵入式和非侵入式两种。

非侵入式脑机接口就是将电极置于颅骨上,是一种比较初级的脑机接口。优势在于不需要外科手术,不会侵害人体。但也因此,采集到的信号质量很低。

侵入式脑机接口需要通过外科手术将电极直接与大脑皮层接触。这么做的好处在于测试到的信号噪声低、损失小,但需要开颅手术。Neuralink的脑机接口,植入创口直径就大于2厘米。

Neuralink电极植入示意图|图片来源:TechCrunch

Neuralink电极植入示意图|图片来源:TechCrunch

Synchron的独特之处在于,它们创新了电极植入方式,从而规避了开颅手术。在手术过程中,医生会先在病人的脖子上开一个微型创口,通过颈静脉导管,将网状植入物输入到大脑皮层的血管中。

当导管被移除时,这个网状植入物就会打开并与血管的外边缘融合。根据这台手术的主刀医生沙赫拉姆·马吉迪(Shahram Majidi )的说法,这个过程非常类似于植入冠状动脉支架,只需要几分钟。

Synchron的网状电极|图片来源:Synchron

Synchron的网状电极|图片来源:Synchron

手术的第二步是将电极与植入患者胸腔的计算设备连接起来。当神经元在大脑中工作时,电极会读取这些信号,计算设备将这些信号放大,并通过蓝牙发送给计算机或智能手机。

由于手术是微创的,相比开颅手术来说,对人体的损伤很小。虽然Synchron并没有公布这位患者的术后的康复情况,但是主刀医生马吉迪表示:“植入手术进行得非常顺利,病人在手术后48小时就可以回家了。”

但Synchron的技术路线并不完美。由于植入物只存在于大脑血管中,并不直接与神经元接触,接收到的信号就会衰减。并且,电极数量也受到了限制。因为电极只能放置在支架上,目前Synchron只能实现16通道。与之相对的,Neuralink已经能实现1024个通道。


侵入式接口面临的另外一个问题就是生物相容性。由于免疫系统的作用,长期使用下来,植入物周围会慢慢包裹上一层神经胶质细胞,使得采集到的神经信号变弱。这也意味着随着时间的推移,患者需要重新接受手术更换植入物。目前,脑机植入物在人体中的最长工作时间是两年。

总的来说,人们渴望脑机接口能够实现科幻小说中的场景,但安全又是所有人的忧虑。倾入式接口在天枰的一端,非倾入式接口在天枰的另一端。所有的脑机接口公司所做的,就是在这两段中找到平衡——如何在安全的前提下,尽可能实现更高的天花板。

没有一项技术路线是完美的。Synchron优先考虑了安全,Neuralink则显得更为激进。但就以目前来说,Synchron还是领先了它的竞争对手一步——Neuralink还卡在FDA的人体实验审批上。