從《黑客帝國》到《阿麗塔》，科幻作品中高頻出現的腦機接口，展現了人類對技術的瑰麗想像。而不久前「科技狂人」馬斯克舉行的腦機接口發布會，再次激發了公眾的無限好奇。
馬斯克暢想的「人機共生」時代或許沒那麼快到來，但腦機接口的現階段應用同樣振奮人心：在中國，科學家們正在不懈努力，嘗試用腦機接口治療癲癇、帕金森、抑鬱症等困擾人類已久的疾病，並幫助患者進行術後康復。
現有應用：
癲癇、抑鬱症診療，以及中風康復訓練
到底什麼是腦機接口？
簡單而言，腦機接口就是大腦與外部設備之間的直接交流通道，能夠把腦電信號轉換成驅動外部設備的命令。藉助腦機接口，用戶可以繞過語言或動作，直接通過大腦來表達想法、操縱設備。
在科幻作品裡，腦機接口往往會讓人類變成「超人」，獲得快速學習或是控制機體的能力。但在現實中，科學家們的首要目標並不是給普通人「錦上添花」，而是給各種腦損傷、神經退行性疾病患者「雪中送炭」，讓他們提高與外界交流的能力，改善生活質量。
在「雪中送炭」的醫療應用中，一大方向是通過腦機接口的電刺激來治療疾病，比如癲癇和抑鬱症。
「在癲癇的腦機接口的前沿診療中，我們會先藉助』立體定向腦電圖』等方法找出大腦中引發癲癇的部位，並藉此採集致病部位信號，分析和解決腦機接口的連結問題。」301醫院功能神經外科神經電生理室主任徐欣告訴南都記者。
她介紹，目前有三種較為成熟的腦機接口診療方法，分別是經顱電刺激、迷走神經電刺激和腦深部電刺激。三種方法都是通過釋放電流來抑制癲癇發作，但電極的放置位置和工作方式有區別。
與301醫院的實踐類似，上海交通大學計算機科學與工程系教授呂寶糧團隊，探索的是通過多模態情感腦機接口和腦深部電刺激方法治療難治性抑鬱症。
呂寶糧說，在抑鬱症患者中，高達30％的人屬於難治性抑鬱症——傳統的藥物治療、物理治療以及認知行為治療方法，在這類患者身上的效果均難以讓人滿意。
「如果這類患者得不到有效治療，不僅影響工作和生活，導致自殺的可能性也會增加，結果是非常嚴重的。現在研究者發現，腦深部電刺激對這類患者的治療是有效的。」
他對南都記者透露，上海交通大學附屬瑞金醫院功能神經外科的孫伯民主任團隊，已經開展了七例腦深度電刺激的難治性抑鬱症臨床試驗。其中有一位40多歲的患者，病情已經嚴重到無法正常工作的程度。醫生完成電極植入手術，打開腦深部電刺激開關後，患者的臉上立刻露出了笑容。目前該患者已經能正常工作。
腦卒中患者的術後康復訓練，也是目前腦機接口應用的主流方向之一。
腦卒中，又稱中風。《中國腦卒中防治報告2019》顯示，腦卒中是我國成人致死、致殘的首位病因。患者發病後，由於腦部功能受損，往往會留下偏癱、失禁等多種功能障礙。有效的康復訓練，對患者恢復正常生活至關重要。
傳統的康復訓練需要通過專業醫師帶領患者完成。而通過腦機接口，患者可以實現「意念控制」：腦機接口採集患者的腦電信號、識別其運動意圖，進而控制機器人輔助患者進行康復訓練。
「傳統的康復訓練是從肢體末端到神經中樞的單向刺激，而通過腦機接口，患者可以實現神經中樞對肢體末端的控制，形成雙向的、閉環的刺激反饋。」由西安交通大學孵化的腦機接口企業臻泰智能創始人王浩衝告訴南都記者。
待解難題：
個體差異性、致病原因與大腦信號解碼
需要說明的是，抑鬱症診療、中風康復等最新的腦機接口研究還處於臨床試驗研究階段，有待獲得常規醫療應用許可。
徐欣告訴南都記者，在相關腦機接口的臨床試驗中，安全是第一位的，要保證電極植入大腦後，患者不會出現太多的排斥或增生情況。
和徐欣一樣，多位學者對腦機接口的審批與上市持審慎樂觀態度。但他們也坦言，想讓腦機接口穩定地發揮作用，科學家們還要解決多重難題。
首先是個體差異性的問題。以腦卒中為例，它的致病和治療機理是比較明確的，但患者的個體差異性和腦損傷程度不同會影響到腦機接口採集的腦電信號質量，進而影響訓練效果。
王浩衝解釋說，如果患者的大腦輕度損傷，恢復過程就會比較快；如果患者大腦的認知、運動功能嚴重受損，傳統腦機接口算法識別就沒那麼準確，需要做適應性改進。
「患者個體差異性的存在，要求腦機接口算法具有很高的魯棒性。所以我們正在收集大量的臨床數據來訓練算法。」王浩衝說。
個體差異性的問題在所有疾病的治療上都存在。而對於癲癇、抑鬱症之類的疾病而言，更大的難題在於，科學家們還沒有完全搞清楚它們的致病原因，也無法準確解讀腦電信號。
呂寶糧告訴南都記者，大腦信號的解碼非常複雜。目前，科學家還不清楚大腦各個區域的活動與人的精巧動作、情緒等存在怎樣的對應關係。以瑞金醫院功能神經外科的難治性抑鬱症診療為例，雖然臨床試驗效果不錯，找到了一些有效的腦深部電刺激區域，但背後的神經機理還不清楚。
徐欣表達了類似觀點。「引發癲癇的原因太複雜了，包括皮層發育不良、血管畸形和外傷誘發等種種複雜原因。想更好地治療癲癇，我們要更精準地定位致病部位，採集和分析癲癇發作的不同生物信息。」她說。
清華大學醫學院生物醫學工程系研究員洪波曾將大腦的編碼比喻為大腦的語言。他在接受《知識分子》採訪時指出，不理解大腦的語言，就不可能實現人腦和計算機之間的通信。此外，疾病的神經機制各不相同，只有在搞清楚發病機制的基礎上針對性地開發神經調控的編碼，才能有效治療。
風險探討：
暫時不用擔心黑客入侵
俗話說，世界上沒有絕對安全的系統。腦機接口是否也存在被黑客入侵、操作的風險呢？多位科學家表示，這樣的風險暫時還不存在。
「腦機接口畢竟是一個新事物，我們肯定會有很多擔心。但腦機接口不是隨便就能破解和操縱的。而且大腦的每個核團都有特定的功能，腦機接口只是對應著大腦很小的一部分。就算有人侵入了腦機接口，也無法控制整個大腦。」徐欣解釋說。
在呂寶糧看來，科學家們研究腦機接口，是因為人類確實存在需求。腦機接口和所有技術一樣，本身沒有好壞之分，關鍵還是看人類如何使用。「絕對安全是不可能的，那我們就要去研究如何應對潛在的不安全風險。科學就是這樣發展的，不能因為存在潛在的問題就不去研究了。」
中國科學院自動化研究所模式識別國家重點實驗室副主任餘山撰文指出，腦機接口還處於早期的實驗室階段，將人腦與計算機在信息交互的意義上真正連接起來還有很長的距離。不過，從信息安全角度看，一旦未來腦機接口可以有效讀取腦內信息，甚至通過對神經活動的調控向腦內「寫入」信息，就會伴隨信息內容洩露、對腦活動的惡意幹擾甚至操縱等風險。
「屆時人類也需要針對腦機接口信息安全設計一系列軟硬體，以應對外界入侵，正如現在網絡信息安全領域的情景。但隨著技術的進步，相信這些風險會逐漸降低，抵禦風險的能力也會逐漸提高，總體來看是可控的。」餘山在文中建議，儘早制定更全面、更嚴格的身份認證、信息加密、系統防護標準，開發惡意侵入的檢測技術和相應的保護機制，從而促進腦機接口的安全應用。
採寫：南都記者馮群星 潘穎欣 陳志芳