学术君科学家成功让“渐冻人”通过意念操纵电脑，在线聊天、购物和理财脑机接口，残疾人正常生活的希望一种更安全，不用开颅的方式

_本文原题：科学家成功让“渐冻人”通过意念操纵电脑，在线聊天、购物和理财
2018 年 3 月 14 日，英国剑桥大学著名物理学家、现代最伟大的物理学家之一斯蒂芬·霍金教授去世，享年 76 岁。
我们都知道，霍金教授是一位肌萎缩性脊髓侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis ， ALS ，也称为“渐冻人症”）患者，晚年时期只能瘫痪在轮椅上，通过脸部肌肉带动传感器打字表达自己的观点，而且每分钟仅能打出几个字，极大地限制了其科学研究的进展。
近日，来自澳大利亚墨尔本大学血管仿生实验室的 Thomas J Oxley 教授带领的研究团队及其合作者，通过静脉植入脑机接口（无需开颅），将 ALS 患者的大脑和电脑进行连接，直接通过患者大脑控制电脑。并且在经过培训后，两位患者可以自己以每分钟 20 个字左右的速度进行网络聊天。此外，网络购物和网络理财也都可以独立完成。
该研究相关工作以 “Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in severe paralysis: first in-human experience” 为题，发表在最新一期的 Journal of NeuroInterventional Surgery 杂志上。
对于这一研究结果， Oxley 教授表示， “人们一直在讨论脑机接口的数据传输和伦理问题，而在我看来，真正重要的是，我们能否为患者真正提供改变生命的产品。通过脑机接口，患者只需要 ‘动动脑’ 就可以操作 Windows 10 ，我觉得这就足够了。 ”
脑机接口，残疾人正常生活的希望脑机接口，是近年来神经科学最前沿的研究领域，通过为人（或动物）建立与外部设备进行信息传输的通路，可以实现人类意识的实时传输，并利用机器学习技术，将脑电波信号与其对应的动作反应建立映射关系，让人类意识在机器上得以翻译。
以霍金教授为例，此前如果霍金教授想要打字，必须通过脸部肌肉来带动传感器进行选择。而通过脑机接口，霍金教授可以直接将自己的想法反馈到电脑上，通过电脑或打字机表述出来，不用动嘴也不用动手，更不用动脸。显然，对于残疾人来说，这一前沿领域的发展意义重大，是可以让他们在未来像正常人一样生活的希望。
目前，将大脑内部信号与电脑相连的方式主要有两种，一是非侵入式脑机接口，通过脑电帽接触头皮间接获取皮层神经信号；二是侵入式脑机接口，需要在头部植入芯片、电极和传感器等器件，通过一台神经手术机器人，利用激光打孔向大脑无痛植入电流和芯片，读取大脑信号。显然，与侵入式脑机接口相比，非侵入式的方式可以获取更准确的信息，不过由于接入者头部会形成永久性孔洞，感染风险大大增加。

本文插图
图 | ALS 患者在使用头戴设备艰难打字（来源：维基百科）
前段时间，让马斯克非常兴奋的突破在于，他们发明的电极线仅 4-6 微米，比 40-50 微米的头发丝还要细上 10 倍，这意味着接入脑机对人脑的损害性更低。尽管这种脑机接口创伤较小，但仍旧需要开颅，在嵌入大脑后会不可避免会引起神经细胞的免疫反应，植入后的长期安全性和有效性也有待考量。
一种更安全，不用开颅的方式 Oxley 教授长期致力于脑机接口在人类中的应用研究。早在 2017 年， Oxley 教授的团队就开发了全球首款经过血管植入患者脑部的脑机接口，尝试帮助瘫痪群体重新独立行走。
这种名为 “Stentrode” 的脑机接口，体积小巧，宛如一根火柴棒。它由可扩展的网状支架电极组成，无需开放式的脑部手术，微创通过脑血管造影术（一种可以提供脑部血管影像的技术，可以探知到诸如动静脉畸形和动脉瘤等脑部血管异常）并借助一根导管辅助，穿过弯曲的血管，抵达患者大脑运动皮层上方的血管中。