文／記者扈永順、岳棟

羅敏敏是神經生物學家，研究方向為獎賞和懲罰的神經環路機制及其相關疾病。2018年，他和饒毅教授共同擔任北京腦科學與類腦研究所所長，帶領所內科研力量展開腦機接口相關領域的研究。



「我們並非等到美國已經將腦機接口研發成熟之後再追趕，而是在其苗頭剛剛出現之時，就已經奮起直追。」羅敏敏對腦機接口的產業化進展很有信心。

北京腦所經過幾年努力，已研發出高通量柔性微絲電極、千通道數高速神經電信號採集設備，以及基於前饋控制策略的生成式神經解碼算法，成為腦機接口領域的前沿技術。

用意念控制光標的獼猴

「一九九○年代我還在學校讀書時，侵入式腦機接口已經被科學界接受。」羅敏敏介紹，電信號是我們所有思惟活動的基礎。例如說話就是通過神經細胞電活動完成的，如果可以記錄一個人的腦電，不用聽其講話，大體上就能推斷其在講什麼。

但腦電是通過神經細胞產生電活動，再通過腦膜、頭骨傳到頭皮表面，這時信號已經變得非常差。因此有科學家提出是否可以採用侵入式腦機接口方案，即把電極扎到腦子裡，從而提高信號比，解碼更多信息。二○○○年初美國軍方已經投入大量資金支持侵入式腦機接口研究。

二○○四年留學歸國後，羅敏敏進入北京生命科學研究所工作。據他觀察，二○一○年左右，大陸的腦機接口應用實驗室多了起來，在腦機接口技術方面有了突破，特別是在信號處理算法、腦電信號解碼，以及腦機接口的實際應用等方面。

在獼猴顱內植入腦皮層電極，通過「北腦二號」腦機接口技術系統，獼猴就能僅用「意念」控制移動光標……從外觀上看，這片腦皮層電極比指甲蓋略大、薄如蟬翼、金色半透明，其與大腦皮層貼合，就能夠採集到大腦皮層的信號變化。

在今年的中關村論壇期間，由北京腦所與芯智達聯合研究孵化的採集腦皮層電信號的「北腦一號」、「北腦二號」等成果正式對外亮相。「目前這兩套產品已經完成動物實驗，預計無線版本的『北腦一號』明年能夠進行臨床試驗。」羅敏敏介紹。而這兩套產品是北京腦所科研成果產業化的標誌。

系統調配科研力量

「馬斯克的Neuralink公司在腦機接口技術方面的一大亮點就是其致力於開發完全無線且可植入的設備。『北腦二號』對標的是Neuralink最新一代產品，達到這一最新水平，我們預計還需要二到三年時間。」對於實現這一科學目標，羅敏敏態度謹慎。

Neuralink開發的最新版本的無線腦機接口設備支持高達一千零二十四個通道，這意味著它可以同時記錄和處理來自大腦的一千零二十四個不同位置的信號。

相比之下，「北腦一號」已自主研發出了高密度柔性電極，實現密度達到四電極／平方公分突破，是現有上市產品密度的上百倍，但也僅支持一百二十八通道。「北腦二號」系統基於自研高通量柔性微絲電極、千通道電生理記錄系統、實時編解碼算法等關鍵技術，已完成有線版本的全鏈路系統構建，但要達到Neuralink的水平，仍需要付出巨大努力。

羅敏敏對於大陸與國際最先進水平的差距有著清醒的認知：典型的腦機接口系統分四個步驟，即採集腦電信號、分析解碼腦電信號、利用解碼的信號做出控制，以及根據控制實際表現做出信息反饋和調整。大陸做得比較好的是前端的電極和後端的控制兩部分。在核心芯片的開發及系統集成、開展臨床試驗等方面仍然落後於美國。

任務艱巨，但並非遙不可及。羅敏敏建議，加快追趕國際腦機接口最前沿，需要整合各方力量集中攻關，避免重複建設。例如在芯片開發上，應集中腦機接口領域優勢力量，不能各自為戰、浪費科研資源。羅敏敏提到，當前，大陸各大高校與科研院所是腦機接口芯片研發的主力軍，但想要開發一款符合高標準、滿足市場需要、低耗能的神經接口芯片，這些分散的力量還遠遠不夠。對此，科技主管部門應集中該領域的優勢力量，確定研發標準，選擇支持關鍵機構或公司開展研發工作，以實際應用為導向，推動核心芯片快速迭代。

在臨床試驗審查上，羅敏敏建議大陸當局加快制訂相關標準。「目前全球還沒有哪個國家對腦機接口的技術標準和安全標準給出明確、系統的政策法規，這對中國來說既是一次制訂全球標準的機遇，也面臨著技術、倫理等方面的難題。」羅敏敏說。