脑机接口临床试验激增：从瘫痪者到“首位重度用户”的突破

1. 案例：ALS患者成为脑植入物“首位重度用户”

本周，我报道了凯西·哈雷尔（Casey Harrell）的故事——一位肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者，据与他合作的研究人员称，他是脑植入物的“首位重度用户”。哈雷尔瘫痪，没有该设备就无法连贯说话。如今，他已使用脑机接口（BCI）近三年，该设备使他能够“说话”、浏览网页，并基本独立地完成气候活动家的工作。自2023年7月哈雷尔植入该设备以来，加州大学戴维斯分校（University of California, Davis）的一个团队一直与他合作，调整并改进其功能。例如，他们提高了其准确性。他们还引入了包括隐私模式和“脏话过滤器”在内的设置，让哈雷尔能与女儿交谈，而无需担心意外说脏话。哈雷尔告诉我，对他来说，这个设备“简直是革命性的！”它使他能够维持收入、与朋友和家人重新联系，并为女儿读书。

2. BCI试验志愿者数量激增

开发哈雷尔所用BCI的团队是多个致力于利用技术帮助瘫痪者沟通、接触网络世界并重获部分独立性的团队之一。而哈雷尔是越来越多自愿贡献大脑的人之一，用他的话来说，就是“传递善意，进行科学研究……并获得一些个人利益”。过去几年中，BCI试验志愿者的数量激增。今年，中国成为首个批准BCI用于医疗用途的国家。技术的进步使工程师能够提供比以往更多的功能。BCI研究正在真正起飞。

3. BCI的不同形式与功能

我首先需要指出，BCI有多种形式。哈雷尔的设备包括一组嵌入大脑的电极，用于拾取与语言相关的电活动。这些电极连接到头顶的两个对接端口，可插入计算机。该计算机装载了经过训练的软件，能够将其脑信号解码为音素（语音中的声音单位），并预测哈雷尔想说的话。然后，他可以使用眼动追踪器进行纠正，再通过扬声器播放语音。但有些BCI无需“插线”——它们是完全植入且无线的。其他BCI则侵入性较小；例如，它们可能涉及将有线电极放置在脑表面，或仅佩戴一顶电极帽。这需要权衡——离要记录的神经元越近，信号就越好。但一般来说，手术侵入性越大，并发症风险就越高。BCI还可以具有不同的功能。哈雷尔患有ALS，但目前使用的大多数BCI都植入在脊髓损伤患者的大脑中。通常，这些人有一定程度的瘫痪；例如，他们可能无法移动手臂和腿，但面部和说话能力不受影响。在这些情况下，BCI可用于控制其他可能有助于移动的设备。

4. BCI试验历史与现状

2024年，当时在休斯顿大学（University of Houston）的米歇尔·帕特里克-克鲁格（Michelle Patrick-Krueger）及其同事发表了一份综述，涵盖了1998年（他们认为首次设备植入时间）至2023年底期间进行的所有BCI试验。他们确定了21个研究小组，这些小组共在67名志愿者中试验了BCI。“自那以后，这个数字增加了很多，”乌得勒支大学医学中心（University Medical Center Utrecht）的BCI研究员玛丽斯卡·范斯蒂恩塞尔（Mariska Vansteensel）说。今年1月，Neuralink（由万亿富翁埃隆·马斯克创立的BCI公司）宣布，过去两年已为21人植入了其设备。另一家BCI公司Synchron目前正在北美和澳大利亚的试验中测试其设备。总部位于上海的Neuracle自2024年11月以来一直在试验BCI，并最近获得了该设备在临床试验外使用的批准。Precision Neuroscience（由竞争对手Neuralink的前联合创始人共同创立）也在试验其位于大脑表面的BCI。与此同时，学术研究仍在继续。与哈雷尔合作的加州大学戴维斯分校团队是BrainGate的一部分——这是一项已持续二十年的BCI研究工作。其他学术团队正在探索各种设备，从完全植入式到微创式。据范斯蒂恩塞尔称，自2024年帕特里克-克鲁格的论文发表以来，植入脑电极的人数已增加了一倍多。“我目前的估计是大约150人，”她说。

5. 技术进步：从“点击”到语音解码

技术也在改进。以BrainGate试验为例。该试验的前17年专注于研究人员所称的“指向并点击”通信——允许用户通过大脑活动控制光标并“点击”。但该团队的首席研究员大卫·布兰德曼（David Brandman）（也是为哈雷尔植入电极的人）表示，近年来团队已转向解码语音。如今，哈雷尔的设备使用语音克隆——它产生的语音基于哈雷尔之前录制的语音。

6. 挑战与未来展望

但BCI仍处于实验阶段。关于谁可能从中受益——以及设备能持续多久——仍有许多问题。到目前为止，大多数BCI已植入脊髓损伤患者体内。我们对它们如何可能惠及其他ALS患者知之甚少。在某些情况下，设备最初帮助了ALS患者——甚至是完全闭锁综合征患者——但BCI最终停止了工作。科学家们并不真正知道原因。他们找到答案的唯一途径是通过更多研究——以及像哈雷尔这样的志愿者的参与。因此，看到试验真正起飞令人兴奋。我保证两年后会向你们更新它们的进展。