植入人脑的芯片有多危险？脑芯片植入技术路线探讨

（来源：钛媒体App｜林志佳；特别感谢！）

马斯克造了特斯拉，发射了SpaceX载人飞船，建造了超级隧道，上天的埃隆·马斯克现在想给人脑植入芯片。

在人的头骨上开一个“洞”，然后在里面植入一个硬币大小的“芯片”，里面有一个传感器。它能为人类做什么？

在马斯克的愿景中，芯片可以在大脑和计算机之间提供一条通路：“它”可以实时监测你的健康状况，并在你有心脏病、中风等风险时发出警告； “它”可以模拟催产素和血清素等化学物质的释放，通过控制激素水平减少焦虑并缓解抑郁——是的，对抑郁症患者来说是一个福音； “它”甚至可以存储一个人的记忆。

脑机接口梦想蓝图由他在2017年成立的新公司Neuralink承载。可惜的是，今年8月29日，第二届展示Neuralink最新技术成果的不是人类而是三只小猪结果会议。距离第一次会议已经过去了一年多。马斯克脑机接口研究尚未完成临床人体实验。

人脑，这种果冻状的东西，约占人体重量的2.1%，包含近1000亿个神经元细胞。科学家和实验室探索，但到目前为止，人类对脑力和奥秘的开发还不到大脑“真相的 1%”。

我们从哪里来，我们要去哪里？为什么人类可以继续探索大脑的潜力，却无法控制大脑？人类生命的终极命题问题最终归结为对大脑的无尽好奇。

更现实的问题是，瘫痪、脑损伤疾病、阿尔茨海默病等疾病一直困扰着人类，严重影响了我们的生活质量。因此，脑科学已成为世界上最先进、最难的学科。

几年前同样活跃于世界脑科学界核心舞台的中国企业家领袖人物。他是盛大集团创始人，现任TCCI（陈天桥罗芊芊研究院）创始人陈天桥。如今，被媒体提及他曾“31岁成为中国首富”的事情，他很不高兴，更不用说“至今无人打破这个年​​龄纪录”。 2016年，陈天桥毫不犹豫地以私人捐款的形式捐出10亿美元，资助全球脑科学基础研究。

和马斯克一样，陈天桥也希望借助人脑。脑部疾病的治疗也是TCCI资助科研的起点之一，但他对脑科学领域基础研究的长期判断与马斯克“唱反调”——他首先反对的是马斯克的脑机研究也会影响健康人。进行“开颅”干预。

要不要开颅，这是个问题

2020年10月，TCCI首个“脑科学前沿实验室”在大型神经医学中心上海华山医院虹桥校区落成，展示了中美科学专家在脑科学研究不同领域的最新研究成果最显着的成果之一来自麻省理工学院多媒体实验室教授 PatTIe Maes 在会议上演示了如何使用气味来控制梦境。

会后，陈天桥近日接受了钛媒体App的专访。有趣的是，陈天桥将类似这种“气味控制大脑”的基础研究项目描述为“特洛伊木马”，是一种围城的方式——而不是像马斯克那样直接“打开大脑”。炸墙”的方法。

陈天桥告诉钛媒体App，马斯克通过将芯片植入三只小猪的大脑来获取信号的方式并不是革命性的突破。 “无论我们用猪还是老鼠做实验，都没有区别。展出的猪会产生想法和行动，脑电波会自然移动，这其实是常识。”

然而，开颅手术的意义在于“为临床治疗服务”，开颅手术在临床治疗中也越来越成熟。 “我一直强调，对于患者来说，要以治疗为主，用一切最新的技术和一切可行的手段，包括开颅手术。有两种情况，就是我第一次投资加州理工学院，因为我看到加州理工学院的教授。瘫痪患者的电极已经完成，机械臂被指令操作，甚至瘫痪的患者也可以通过刺激大脑区域直接感受到无意识部分的意识，包括能够阅读大脑中的思想等。所有这些都是必需的。开颅手术。”陈天桥对钛媒体App“开脑”阐述了自己的看法，钛媒体App更适合“治病救人”，而不是健康人的大脑研发。

“目前这条路线的研究重点是如何让植入芯片更安全、渠道更多、数据更准确，但这种开颅手术并不是革命性的突破。我们支持胡涛教授研发的新型脑电极来自中科院微电子所的，实际上比 Neuralink 进步得更快。”

在上述“脑科学前沿实验室”中，专门展示了陈天桥提到的由中科院上海微系统研究所胡涛团队与华山医院神经外科团队共同承担的项目.

这个科研项目最大的亮点是在老鼠的头骨内植入了一块“神经元几乎察觉不到”的超薄、超灵活的高通量神经信号采集芯片，通过一个神经信号处理接口电路 计算机可以实时反映小鼠活动时脑电信号的变化。植入小鼠大脑的电极创造性地使用了中国古代材料丝蛋白。胡涛表示，“其植入创伤、体内长期安全性等关键技术已达到甚至部分超越Neuralink。 。”

“然而，我们今天讨论的共同愿景是如何让绝大多数人，主要是健康人，能够直接与他们的大脑和计算机进行交互。在这一点上，马斯克和我有不同的看法。我们你不能炸毁健康人大脑的墙，强行连接和传输。”陈天桥明确表达了自己与马斯克在大脑研究方向上的分歧。

陈天桥认为，真正能带来技术突破的脑科学基础研究，不一定非要开脑壳“炸城墙”，“我们不应该再造马斯克那样的外脑”。人类完全就像攻城略地的“特洛伊木马”，借用大脑现有的入口，比如耳、鼻、喉、眼、口等五种感官，而五种感官本身就是大脑已经拥有的入口。 PatTIe Maes教授用“气味”来控制梦境，方法是通过五种感官进入大脑。

“想要攻破城门，只需要像特洛伊木马一样放在城门上。也就是说，大脑有更多类似的API插件或USB插座，可以在城门口进行通信和访问。首先，利用现有的城门，AI 对已投递包裹本身的信息进行编辑，对特定的大脑区域进行干预和交互。现在麻省理工学院的教授可以向猴子展示由人工智能编辑的特定信息，以准确激活猴子大脑的特定区域。其次，使用非侵入式（如超声波）或半侵入式（通过血管注射纳米芯片）与大脑特定区域进行信号交互。”

“坦率地说，这两个方向在技术上比直接手术难度更大。我们需要准备更长的时间。基础研究是必不可少的。原因。”

马斯克正在尽最大努力向公众“展示”他的快速“成果”，而陈天桥则认为基础研究不应该急于求成。两位心系人类终极命运的企业家，在脑机革命的道路上相遇。

“侵入式”与“非侵入式”路线

2015年，陈天桥、罗倩倩夫妇包机前往美国加州的“应许之地”。

这是陈天桥多年前遭受严重焦虑和惊恐发作后的第一次飞行。他曾在接受腾讯采访时表示，自己有3家公司在华尔街上市，但没有敲钟，因为要飞纽约；在哈佛和麻省理工工作的时候，他不能飞，校长也别无选择。 ，不得不飞越太平洋去拜访陈天桥。

搬到加州不久，陈天桥做出了他的第一个重要决定——“首期投资10亿美元”建设脑科学学院，他在捐赠仪式上承诺。加州理工学院神经科学家 Richard A. Andersen 教授已被任命为新学院脑机接口中心主任。

连续五年，陈天桥一直与科学家和实验室负责人保持联系，在美国仔细寻找他最喜欢的大学和研究机构。

从加利福尼亚到纽约州，从华盛顿到亚利桑那州，在过去的五年里，超过 300 位顶尖科学家在他的大脑中登记。 28所大学校长向陈天桥阐述了学校在脑科学领域未来十年的愿景。钛媒体创始人赵和娟跟随陈天桥走访了美国几所著名大学和几个实验室的校长，并亲眼目睹了陈天桥是如何因为对由其展示的研究项目PPT感兴趣而当场宣布向这位科学家捐款的。几位年轻的科学家，赵河娟都惊呆了。

“他真的很真实。”赵河娟在行程结束后说。

在学术界，脑科学也被称为认知科学，是一门探索大脑如何工作的科学技术——如何思考、如何记忆、如何学习等。脑机接口是其中最好的——为外界所知。 .

侵入性大脑植入物帮助瘫痪的手臂从技术中恢复

如今，脑机接口的一个公认定义是脑机接口 (BCI) 是人类或动物大脑（或脑细胞培养物）与外部设备之间的直接连接。该通路，通过脑电波的反馈，让计算机获取信息，收集人脑中生物体的特征值，并将信息翻译成机器语言，从而反馈给身体，完成信息交换在大脑和外部设备之间。

用陈天桥比喻钛媒体的app，“在形象上，我们对人脑的认知控制或理解，就是为‘大脑’的城墙打开一扇门，对其采取一定的措施。 . 影响和控制。”

从实现脑机接口应用的技术研究分类，目前公认的技术路线主要有侵入式、部分侵入式和非侵入式三种。

侵入性：在人的头部开一个洞马斯克芯片植入大脑，然后用一个类似立方体的脑机设备，将七八厘米左右的电极插入大脑，直接采集脑内发生的电信号变化人的大脑来推断人。意识。这目前主要用于重建瘫痪患者的特殊感觉（如视觉）和运动功能，或用于 SEEG（立体定向脑电图）。

无创：在不破坏人脑的情况下，如通过EEG（脑电图）、MRI（磁共振）、FMRI（功能磁共振）、红外线等，在人的大脑中采取非常细微的方式大脑然后对视觉皮层的信号进行模式识别和图像拼接，利用大量的数据和算法来推断大脑中的信息。

半侵入式：这主要是利用颅内脑电图（ECoG）技术，打开颅骨，然后在不破坏大脑的情况下将电极阵列放置在大脑的皮质上，然后将电极插入大脑，主要用于癫痫诊断和科学研究。事实上，这种半侵入式方法一直存在争议。因为这也需要开颅，而且深度大于侵入性突破，所以只能将电动载物台植入颅腔。

Musk 的 Neuralink，典型侵入路线的明星公司。

2019年7月16日，Neuralink首次公布脑机接口研究“重大突破”：依托线程、机器（RoboTIcs）、芯片（Chips）、算法（Algorithms）四个具体细节方向，利用手术机器人、N1传感器和柔性电极这三种工具，建立了具有侵入性脑机接口的脑机系统，并成功在小鼠身上进行了实验。

今年8月，马斯克和三只小猪再次展示了Neuralink侵入式脑机接口技术的新进展。核心变化在于传感装置的变化。传感装置缩小为“硬币”大小（产品名称为Link V0.9），其中嵌入了1024个柔性电极，而神经外科手术机器人V2则变得更加比上一代智能更快。缝合过程大约需要30分钟，整个脑机植入过程可以在一个小时内完成。

不过，针对马斯克的研究，多位行业专家对钛媒体 App 表示，Neuralink 在脑机领域的成就“没有半点创新”，“老鼠、狗和猪是唯一的方法去吧，不解释，有什么问题。”

因此，相对于Neuralink的有创途径，无创方式暂时更被科学界认可：不干扰大脑中的影响通路，更容易被普通患者接受。但也因为大脑被极其坚硬的外壳保护着，非侵入性研究进展非常缓慢，实验结果暂时不显着。

从大脑的结构来看，人的大脑由外向内由头皮外层和头骨组成。颅骨下有三层膜包裹着大脑，即硬脑膜、蛛网膜和软脑膜；再往里是大脑。皮质（灰质）和白质。

通常情况下，侵入式脑机接口设备会将电极植入大脑皮层，然后反馈信号；类似于脑电图的非侵入性脑机设备只穿过头骨，但位于大脑皮层之外。不干扰大脑中的通路。

从实验的角度来看，科研机构和企业对侵入性技术的实践非常谨慎。它的设备直接从大脑神经元外围接收信号，或直接在神经元上接收神经元水平的尖峰信号。尽管它以高精度收集信号。但对于实验对象来说，开颅手术仍然是不可避免的。相对而言，无创方法更容易进行大量实验。

在非侵入式方法中，用于记录信号的硬件设备近年来变化不大。目前，无论是相关高校机构还是商业企业，硬件只收集数据，更多的技术改进在神经解码。链接中使用迁移学习和深度学习来获取更高精度的信号。

然而，无创方法的最大瓶颈是设备离神经元越远，获得的信号越模糊，相对模糊。此外，数据量不足，信号的准确性难以掌握，采集和返回的信息准确性大大降低，信号预处理难度急剧增加，导致大脑传输出现偏差-计算机接口技术。

陈天桥认为，这个问题可以通过“木马围城”的方式收集“深度数据”来解决。

“其实我觉得1000万人、1亿人的实验可能就是你理解的大数据。但是，如果你专注研究哪怕一个人的大脑数据，这个数据量已经够多了“是的

“详细来说，这个深度数据问题。其实这更多是研究你的行为，比如正常人看手表、看app、社交、睡觉、点头、眨眼等等。我觉得这些都是数据。然后，抓到这个数据，然后进行研究，这并不要求你有1000万人，1亿人来做这个。更多的是你有没有给他这个数据，这个比较关键。”

陈天桥表示，科学家可以利用这种深度数据，再加上机器学习算法等技术手段，在不损伤患者大脑的情况下，达到与侵入式方法相同的效果和反馈，甚至超越后者。

TCCI 一直在寻找使用非侵入式（非大脑）技术在选择项目和实验室获得资助的早期阶段解决问题的项目和科学家。 “为此，研究时间（科学家）可能会更长，需要5到10年。我希望在这段时间内解决并实现技术应用。”陈天桥对钛媒体App说道。

他告诉钛媒体App，TCCI资助的研究类型包括“侵入式”和“非侵入式”，但主要集中在利用人工智能和大数据实现非侵入式脑机交互。无论伦理、准确性和安全性如何，后者在临床应用层面更能被公众接受。

“但我们不同于闯入型，我们就像躲在特洛伊木马里的希腊人一样，公开通过城门进城围城，而马斯克的研究方法是‘炸开城门’ ，在头骨上打个洞。而且我认为没有必要像马斯克那样“炸城门”，更像是一个API插件或者USB插口，可以用来通讯和访问城门。”

至于大脑研究的难点，陈天桥的大脑是这样想的，“纵观人类工业化的整个过程，从电气革命到计算机互联网，人的欲望和‘机器’是联系在一起的，但你有没有被意识到这个问题：人类很难控制（他们的）大脑？据他了解，人类已经通过不同方式读取大脑信息来做到这一点。最困难的是“研究人类的控制机制”在他们自己的大脑上”。

Neuralink 左，TCCI 右

被称为“脑机接口之父”的杜克大学医学院神经学教授米格尔·尼科莱利斯在今年11月的腾讯科学大会上接受钛媒体App采访“我不同意”用马斯克所说的一句话。”

Nicole Rilis 教授的观点更接近陈天桥的逻辑。他认为Neuralink的想法是死路一条，侵入式脑机接口技术只适用于神经损伤特别严重的患者，即完全瘫痪的患者；对于大多数患者来说，更建议采取更安全的先进无创脑机交互技术。

“这一直是我关心的问题，因为我不只是神经科医生，我是医生。作为医生，我认为病人的安全是第一位的。人和动物毕竟是不同的，对吧动物做研究，把植入物植入他们的大脑和身体。我们做这项研究已经38年了，包括猴子和老鼠，我们可以确保这些实验动物的安全。” Nicole Rilis 告诉 Titan Media App。

因此，基于对“侵入式”或“非侵入式”技术路径的不同判断，与马斯克的Neuralink不同，陈天桥创立的TCCI研究院也选择了不同的运营模式。 .

TCCI资助科学家团队的前提是陈天桥为TCCI的发展设计了完整的规划。在尖端脑科学领域，TCCI研究的基石是基于精密和医学的概念。找到信息与区域的对应关系；然后利用人工智能、大数据等手段对信息进行过滤和分类，形成特定激活区域的脑机处理能力；最终实现非植入脑物下的脑机交互，预计会对用户产生治疗或认知上的改变。

区别一：起点不同

对于马斯克提出的HTC愿景，陈天桥认为目前无法解决的问题有两个：一是技术实现路径的问题；另一个是伦理问题。

“开脑洞”对人脑造成的伤害是显而易见的，也是显而易见的。正是因为马斯克对舆论的影响力足够大，媒体和公众普遍忽视了对“病人”的关注和技术手段对人的伤害。 TCCI对技术路径的判断出发点也是从临床的角度，或者从患者的角度出发，“以最无害的方式，可以达到同样的效果，没有必要损坏完整像马斯克一样的活体。”

从伦理的角度来看，陈天桥说，“一个人的伦理在心，再安全，也永远难以敞开心扉。不谈病人，只说我们健康人的脑袋里有个洞，没有人愿意重新植入异物。”

TCCI对基础研究项目的筛选标准直接体现了他与马斯克的本质区别。 TCCI主要专注于大脑检测、脑相关疾病治疗和脑功能开发三个领域的研究，包括脑机接口、睡眠做梦、认知评估、数字医学等科研内容。

通过这个定位，陈天桥找到了麻省理工学院多媒体实验室教授PatTIe Maes、加州大学旧金山分校神经工程中心主任Edward Chang等人资助他们的脑机研究。

在美国“地毯式”寻找科学家和项目两年后马斯克芯片植入大脑，TCCI 资助正式登陆中国。考虑到中国在脑科学基础研究水平上还有一定的差距，TCCI在中国的捐赠主要包括与华山医院和上海精神卫生中心的合作，以及通过这个窗口建立实验室。

三年后，TCCI 的中国之行更进一步。 10月23日，TCCI与华山医院的合作取得最新进展。上海华山医院虹桥校区首个脑科学前沿实验室落成。

就职典礼上，Edward Chang教授偿还了资助，并首次在其实验室发布并展示了“读心术”的最新成果：利用植入式脑机接口技术对语音信号进行解码，解码语速接近正常语音，准确率达97%，对患者脑损伤最小。

同样在本次大会上，来自中国的研究团队还展示了梦境检测的最新研究成果：在睡眠和梦境实验室，一个年轻人躺在监控床上，身上布满了电极和电路，这是一台PSG传统上用于睡眠障碍监测和诊断的设备。另一方面，小姑娘只需要在头上贴上薄薄的电极贴，就能实时监测睡眠脑电图、呼吸、心跳等重要指标。在技​​术路线的分类上，这是一种典型的“无创”临床方法。

“技术对人脑造成了多大的损害？”是陈天桥选择资助项目的重要出发点。

他告诉钛媒体App，无论外界如何看待这笔资金，TCCI这个科研机构，仍然需要支持世界各地的科学家开展脑科学研究。这不仅是他对社会的责任，也是对人类脑科学发展的造福。一条重要的道路。

“我们TCCI在全球范围内搜索了科学家和实验室，通过5到10个实验室建立了早期的技术模型，不仅是为了资助，也是为了挖掘最有前途和最有前途的科学家进入我们的实验室，给他们学术自由，给他们资金，让这些科学家发挥他们的才能，做出无创的脑科技解决方案，造福人类。”

区别2：规划不同

在 Neuralink 成立之初，马斯克多次谈到未来的规划目标，比如 Neuralink 预计在 25 年内开发出 Whole Brain Interface，即将人类所有神经元和 AI 载体连接在一起，这确实听起来很科幻。

相对于马斯克的科幻论调，陈天桥提出了一个稳扎稳打的“三步走”研究计划：脑研究、临床治疗和脑网络，这也是他创立TCCI的原因之一。从一开始就有明确的计划。

第一阶段是基础研究，即大脑研究，从细胞和分子水平了解人脑运行机制；

第二阶段是临床治疗（脑部治疗），主要利用神经科学治疗困扰人类的三大类脑部疾病（精神疾病、退行性疾病和其他脑部生理疾病）；

第三阶段是大脑发育。这一阶段将利用AR或VR等技术促进神经康复，为新一代人工智能奠定基础。

“未来我们想做大脑开发，也就是大脑开发网络，也就是如何在大脑研究的基础上让大脑变得更强大，包括使用AI技术、AR/VR等，以及您的大脑视觉，重新创造和感知世界。”陈天桥对钛媒体App说道。目前，根据TCCI的规划和进度，第一阶段已经“半途而废”，第二阶段正在进行中。

Neuralink自然更看重商业模式和技术的普适性，以及脑机接口技术的应用市场；陈天桥通过资助基础研究，定义了从基础科学研究到商业落地的逻辑。

除了上述“三步走”技术外，陈天桥向钛媒体App强调，TCCI不参与科研，只提供经费，让科学家可以从事一些非常重要的研究课题，只要最终能够落地，为人类做出贡献，提供帮助就足够了。 “不惜一切代价”向科学家开放研究。

自TCCI成立以来，个人精力主要集中在美国基础科学研究领域，寻找专业科学家；在中国脑科学前沿实验室建设中，由TCCI翻译中心主任、华山医院院长毛颖教授领衔。陈天桥认为，民间资助基础科学研究是回报社会的最好方式。

在舆论上颇具影响力的马斯克曾表示研究脑机接口的初衷是“为了防止人类被人工智能控制”，最终目标是让“全脑”接口”能力在全人类中商业化；而陈天桥的目光则是在未来十年的工业革命上。他曾提出，下一次工业革命的基础是认知科学。

随着新冠疫情席卷全球，马斯克和陈天桥这两个脑机接口的灵魂人物也在互相关注。双方同意在疫情稳定后进行深入的面对面交流。虽然两人的技术路线不同，获得回报的途径也不同，但他相信马斯克和他有着共同的终极夙愿——造福人类健康。

（本文首发于钛媒体App，作者｜林志佳，编辑｜小葱）