Neuralink 劲敌 Precision 破纪录：4096 个电极微创植入人脑，脑机接口有望进入「5G」时代
提到脑机接口，你第一时间想到的肯定是 Elon Musk 创建的公司 Neuralink，他们在今年 1 月刚刚将首个芯片植入人脑。
但 Neuralink 绝不是唯一发力脑机接口的公司。
5 月 28 日，Precision Neuroscience 发布公告，他们成功在人脑上放置了 4096 个刺激神经元的电极，创下了新的世界纪录。
电极数量是脑机接口领域的一个关键指标，因为它决定了大脑传输数据的「带宽」，从而影响接口系统的功能。
也就是说，增加电极数量，就能提升从大脑和外界传输数据的效率。
上一个世界纪录是去年 9 月发表在《神经外科杂志》上的论文，他们在人脑上放置了 2048 个电极。
没想到这个数字仅用 8 个月就翻了一番，可以说是摩尔定律在 BCI 领域的翻版了。
Layer 7 超薄电极，微缝插入
想了解人类大脑的活动，从外部进行脑电图或核磁共振成像已经远远不够，因此有了向大脑中植入电极的技术，它们形成的阵列可以同时从大脑皮层内的多个点位收集信息。
而且电极数量非常重要。想要让患者能够用意念控制假肢或者移动屏幕上的光标，几十个电极根本不够。即使是基本功能，也需要高密度的电极。
那增加电极数量就可以解决了吗？也不行，因为每个电极都会刺穿脑组织，并造成损伤。从 100 个电极扩展到 1000 个电极就意味着 10 倍的损伤。
要实现高密度的电极植入，就需要以微创的方式部署，并具有良好的可扩展性。因此，Precision 公司就使用了一项创新技术来解决这个问题。
他们开发了一种名为 Layer 7 的超薄电极阵列，植入时不需要刺穿大脑，但可以收集比传统阵列多出数百倍的数据。
之所以命名为 Layer 7，是因为大脑皮层本身有 6 层，而这层电极组成的薄膜位于皮层顶部，也就是第 7 层的位置。
单个 Layer 7 比拇指指甲略大，但厚度只是人类发丝的五分之一，上面能密集排布 1024 个微小电极，每个电极和神经元的大小相当。
Precision 这次打破纪录的 4096 个电极植入，就是通过同时在大脑表面放置 4 个 Layer 7 薄膜实现的。
这些电极可以接受大脑信号，并传输到位于颅骨和头皮之间的处理单元，再经过皮下放置的电线传递到胸部的处理单元，转发给外界。
这些电极为什么能够传递大脑信号？
每个电极都通过极细的铂丝和电子设备相连，且以模块化的点阵结构排列，因此是以非常规则的几何图案覆盖在大脑表面。
而且电极排布密度足够高，接收到来自大脑的大量电信号后，能以很高的分辨率绘制出一定区域内的脑电活动图。
持续输出的脑电信号将构成海量数据，而且包含许多噪音，因此连接的电子设备还需要进行压缩和去噪工作。
▲ Layer 7 皮质接口的阵列模拟图
要理解这些脑电信号，也需要机器学习的参与。把脑电信号表达为可理解的形式，这种任务性质类似于机器翻译。
神经科学的研究可以告诉我们每个脑区的大致功能，比如哪个区域负责语言，哪里负责控制手部运动。
然而仅有这些领域知识还远远不够，因为每个人的大脑构造都不一样。即使执行相同的功能，对应的具体电信号的位置也会有差异。
基于机器学习的软件可以「学习」每个人的大脑构造，完成脑区位置的校准，并进行脑电信号的翻译和解释。
Precision 的 CEO Michael Mager 表示，BCI 不仅仅是电极阵列，「机器学习的复杂性是驱动真正强大的 BCI 的必备条件。这是一个全栈产品，需要跨学科团队来开发。」
植入 Layer 7 薄膜不需要进行开颅手术，可以通过颅骨上一个厚度小于 1 毫米的切口插入，「滑」到大脑表面，侵入性和伤害性要小得多。
这个过程被称为「微缝插入」，进行植入手术的病人甚至都不需要剃发，看起来就像没做过大手术一样。
此外还需要考虑的一点是，所有设备都是有使用寿命的，需要维修和更换。根据 Precision 的说法，Layer 7 所创造的接口是可逆的，且植入后大脑仍保持完整，可以降低这方面的风险。
Layer 7 的皮质表面阵列和非侵入性手术均已获得专利，而且是 Precision 公司的独有技术。
在公司创始人 Benjamin Rapoport 看来，这项技术的安全性和良好扩展性非常值得期待。
脑机接口的「通信带宽」和电极数量成正比，将更多的 Layer 7 放在大脑表面不会造成任何额外的脑损伤，也不会增加任何风险。
因此，可以想象到，脑机接口的通信能力会逐渐从 3G 到 4G，再到 5G、6G，可能瞬间传输整个想法或直觉，将彻底改变人机沟通，甚至人类之间沟通的本质。
目前这项技术仍处于临床测试阶段，去年他们进行了首次人体植入，预计第一个商业产品将于 2025 年投放市场。