腦機介面越來越火，什麼材質才能插到腦袋裡當天線？

最新 06-26

隨著技術的飛躍，越來越多的技術指向腦機介面，使大腦產生的指令繞過肌肉和神經，直接指揮外部機械。最直接的獲益者就是癱瘓人群。目前最常見的就是在大腦上放置一個類似於天線的介面，通過電纜線直接接於機械臂，實現端茶倒水的功能。

腦機介面到底是什麼？捕獲了大腦的什麼信號？

腦機介面技術是通過檢測大腦的腦電活動來獲得運動意圖，然後再將其轉化成運動指令來控制外部設備，比如游標、機械手等。由此可見，實際上是在大腦和外部設備之間，建立一條新型的信息交流和控制通道，從而繞過常規的外周神經和肌肉，實現大腦和外部環境之間的直接通信。

我們可以通過兩種渠道來捕獲腦信號：植入式和非植入式。

非植入式主要是通過記錄頭皮腦電，實現對外部設備的控制，也就是在腦袋上戴一個類似於頭盔的設備。成本較低，沒有創傷和手術風險，但所能採集的信息量有限，空間解析度也不夠，在控制的實時性和複雜程度方面存在平靜瓶頸。

而植入式就不一樣了，想想駭客帝國和阿凡達里的戰士。

植入式腦機介面是指通過深入到顱骨以下的組織記錄到的信號，來實現外部設備的控制，尤其是深入到大腦皮層內，可以記錄到神經元水平的電信號，包括單個神經元的動作電位和局部場電位。如此記錄的信號時空解析度高、信息量大，能夠實現對複雜任務的實時、精確控制。

從1999年開始的大鼠實驗讓我們認識到植入式腦機介面，隨後的飛速發展所帶來的震撼讓我們確信這個技術所來了的希望。2006年，癱瘓病人能夠利用皮層腦電控制電腦滑鼠，實現收發郵件、看電視。2012年，癱瘓病人就可控制8個自由度的機械手，完成自主喝咖啡。

所採集的神經信號的質量好壞是其關鍵因素之一。也就是說，我們用什麼材質來捕獲神經信號？

神經信號的質量主要跟電極有關，目前主流的有兩種，一種是微絲電極，一種是半導體襯底電極。不論是何種材質，都面臨著一個嚴峻的問題：生物相容性。電極和大腦之間能否和諧共處？雖然做了大量的研究工作，但仍有很長的路要走。目前，我們所能掌握的電極有效記錄時間一般在3個月到1年半。隨著時間的推移，所記錄到的神經元數目會逐漸減少，記錄到的信號會逐漸變弱，從而影響到腦機介面的性能。