追问:从音乐‘读心’到偏瘫康复,脑机接口的‘科幻泡沫’与现实边界
·脑机接口并非包治百病的神器,也远未到能让人类‘赛博飞升’的效果。但在康复中心里,这项由脑科学与AI共同驱动的技术正为很多患者带来实实在在的希望。
音乐会上,在上一支乐队激情献唱后,几名头戴如蜘蛛网般‘神秘设备’的志愿者悄悄登上舞台。当观众还在好奇节目内容时,大屏幕上出现了代表几人大脑活动情况的图像。接着,或欢欣、或平静的不同音乐片段响起,图像也随之改变。
舞台上的工作人员向观众解释,这些志愿者佩戴的是脑机接口设备,能通过帽子上的多个电极记录大脑活动产生的电信号,从而绘制出反映不同脑区活跃情况的图像。当佩戴者听到不同音乐时,大脑活动会改变,这些数据有助于科学家更好地研究和干预抑郁症、失眠乃至阿尔茨海默病。
在这些图像中,红色代表脑区活跃,蓝色代表平静,每位志愿者的分布差异很大。当音乐从《泰坦尼克号》切换到《西游记》时,他们的脑图发生了一些肉眼难辨规律的变化。一位在场观众疑惑地说:‘根本就没变嘛。’
这是近日在上海交通大学机械与动力工程学院校友音乐会上发生的一幕。生产这些脑机接口设备的上海念通智能创始人束小康告诉澎湃科技,每个人的脑电图差别很大,音乐刺激与大脑活动的关系需对数据进行离线分析才能知晓。即便如此,他认为脑机接口以这种形式‘亮相’很有意义,能向公众展示其应用前景。

音乐会上,佩戴脑机接口设备的志愿者们正在等待登台。图片由受访者提供
应用的局限
这次演示背后的原理是‘音乐治疗’,即通过音乐刺激改变大脑活动以达到治疗目的。例如,近期一项国内研究指出,多人共同聆听音乐时,大脑活动高度同步,彼此会更亲密,或可据此为孤独的人设计治疗场景。
研究脑部规律或根据患者情况进行干预,都需要收集大脑活动的数据,这是脑机接口的主要功能之一。在理想应用场景中,脑机接口可根据佩戴者大脑活动情况自动播放音乐,如睡不着时播放催眠音乐,难过时播放开心的音乐,当然最终要有实际效果。
尽管这听起来充满想象空间,但束小康坦言,这次活动只是概念演示,这样的产品还需神经科学家和脑机接口企业共同研究开发。
束小康表示:‘我们公司主要做的是神经康复的脑机接口,就是给中风引起的偏瘫患者用脑机接口训练,以恢复肢体功能。’
他指出,脑机接口的最大特点是大脑与机器‘实时双向互动’。国家药监局今年9月发布的中国第一份脑机接口国家标准明确定义:从中枢神经系统(大脑或脊髓)采集信号,要有实时的双向互动,即能看到大脑的变化并做出反应,最终达到治疗、诊断或增强功能。‘如果没有这些功能,只是采集脑电信号,它也不叫脑机接口。’
从这个角度看,脑机接口领域的应用目前仍有很大局限性,‘最有可能落地的是中风患者的肢体康复,其次是睡眠、阿尔茨海默病以及癫痫等脑疾病。’
束小康认为,无论是侵入式脑机接口(信号更清晰但需开颅植入大脑)还是非侵入式脑机接口(如脑电帽),都面临大脑复杂性这一根本性难题。他举例,在目前最成熟的运动想象脑机接口技术中,即便有人工智能算法加持,也仅能识别大脑的‘二分类’指令,如‘抓’与‘放’。
他说:‘但凡加一个动作类别,它的准确度基本上就会从百分之八十掉到百分之五六十。人工智能的计算逻辑跟大脑的计算逻辑完全不一样,我们很难把里面的运行规律找到。’
泡沫毋庸置疑?
即便应用场景有限,脑机接口仍是当下热门的科技赛道之一。国家‘十五五’规划建议等政策文件明确提及它的重要地位,大量资本涌入,媒体关注度增加,创业企业纷纷出现。
束小康说:‘存在很大的泡沫,这是毋庸置疑的。’泡沫的第一个表现是预期过高。普通公众对脑机接口的想象常停留在科幻电影层面,如用意念控制机器人、穿外骨骼重新行走,甚至把知识直接灌进大脑。
束小康说:‘有人会问我,小孩子不愿意学习,是不是可以直接把知识灌进去。这些想象很美好,但太夸张了,做不到的。’一些企业和媒体也乐于放大这些想象,在宣传脑机接口控制功能时夸大其词,宣传某款设备能让患者‘用意念玩游戏’或‘控制机器人’,却忽视了核心问题:这些应用的实际医学价值有多大?
相比通过其他技术更易实现的控制应用,目前脑机接口技术在神经损伤患者康复训练等医疗场景可能更有作用。束小康说:‘对于康复来说有很重要的意义,因为脑机接口实现的是大脑跟外周神经的闭环调控,通过这种闭环调控可以带来神经功能重塑。’
许多企业探索用脑机接口治疗抑郁症、焦虑症等心理疾病,但挑战在于背后的脑科学依据尚不明确。束小康认为,这样的产品要成功落地,首先需加深对疾病背后科学规律的认知。
泡沫的第二个表现是资本错配。在侵入式(需开颅植入)和非侵入式(佩戴外部脑电设备)两条技术路线中,大量资本涌向侵入式,因其指标更高、控制更精准。但问题是,侵入式需开颅手术,每次临床试验投入可能达数千万,且适应症和治疗效果可能不明确。
束小康认为:‘非侵入式脑机接口跑得太慢。’这是一种不健康的发展模式,‘侵入式脑机接口确实可以做到更高的控制精度,但是非侵入式脑机接口可以在有限的控制精度下达到更广泛的应用效果。’
在监管层面,‘现在国家基本上就是把侵入式跟非侵入式的脑机接口同时作为三类医疗器械监管,导致非侵入式的(审批)也变得很难。’
下一个重大突破的方向
束小康认为,脑机接口的下一个重大突破可能来自两个方向:人工智能算法的升级和脑科学本身的进展。
脑机接口并非新概念,近年来的飞速发展得益于人工智能算法,使复杂的大脑信号模式能更好被识别。但束小康表示,目前脑机接口采用的是高校研究已久的成熟算法,企业创新空间有限。‘其实到企业说实话不可能非常创新了,模型都已经研究得大差不差,算法方面的提升可能有限。’
更关键的制约来自脑科学本身。束小康强调:‘脑科学的发展本身肯定是脑机接口的一个上限的瓶颈。’也就是说,脑机接口无法做出我们未理解的事情。如果不清楚音乐如何治疗失眠、何时该给什么刺激能改善睡眠结构,再先进的设备也无法回答。
束小康认为,脑科学研究需要更高效的脑机接口算法和设备,而脑机接口的研究和应用也会促进脑科学的发展。许多医生与科学家接触脑机接口产品和研究后,对大脑有了更全面的认知,这可能会改变他们对患者诊断和治疗的理解。
束小康对脑机接口的近期前景做出了相对保守但具体的预判:‘未来3到5年,神经康复是脑机接口技术的主要落地场景之一。’
在这个场景中,瘫痪病人可通过脑机接口控制气动手套等设备完成抓握等动作。目的不是用这些设备进行日常生活,而是引导大脑重建对肢体的控制能力。
虽然神经的‘可塑性’能力仍有很多科学谜团,实际治疗效果也因人而异,但总体而言脑机接口疗法已显示出不错的效果。束小康透露,念通智能的产品已完成数百例针对中风偏瘫患者的多中心临床研究,结果显示,在传统康复手段50%左右有效率的基础上,结合脑机接口技术后,整体有效率能提升到接近90%。
他说:‘有些中风患者,治疗了不到20天,手脚都能动了。后来其中还有一位患者跑了半马,这让医生都很惊讶。’
音乐会上的实时脑图演示,或许只是满足观众好奇的‘演出效果’和对科研工作者的一种启发。脑机接口并非包治百病的神器,也远未到能让人类‘赛博飞升’的效果。但在康复中心里,这项由脑科学与AI共同驱动的技术正为很多患者带来实实在在的希望。当观众看到那些跳跃的彩色图像是大脑在音乐刺激下的活动缩影时,关于‘脑机接口到底能干什么’的讨论也已从科幻想象落到了真实场景中。
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