在比爾·蓋茨和杰夫·貝佐斯的支持下，澳大利亞初創(chuàng)公司 Synchron 殺入腦機(jī)接口市場，似乎將要擊敗埃隆·馬斯克的Neuralink。該公司推出了一種安全、可靠的腦機(jī)接口，任何醫(yī)院都可以快速安裝 —— 而且不會在你的頭骨上留下一個(gè)洞。
首先，我們一起來簡要了解一下腦機(jī)接口（BrAIn-computer interfaces）。
腦機(jī)接口將電極放置在特定的大腦區(qū)域旁邊，讀取電活動(dòng)，將特定的想法和意圖轉(zhuǎn)化為信號，這些信號可以用來控制電腦、移動(dòng)設(shè)備，理論上還可以用來控制電動(dòng)輪椅和假肢等其他東西。
最初，它們主要作為醫(yī)療設(shè)備出售，這些設(shè)備可以為那些因脊髓損傷、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病和其他疾病而失去運(yùn)動(dòng)功能的人帶來溝通、互動(dòng)、獨(dú)立和人性。但其他人則期待著，未來它們將被植入體內(nèi)，用以增強(qiáng)健康人群的新的精神控制能力。
Neuralink、Blackrock Neurotech、BrainGate和許多其他公司在大腦讀取植入物方面都取得了進(jìn)展，這些植入物將多達(dá)1000多個(gè)電極直接放入腦組織中，以實(shí)現(xiàn)高帶寬和潛在的雙向通信。
但要做到這一點(diǎn)，他們需要在病人的頭骨上切開一個(gè)洞。這種操作會導(dǎo)致各種各樣的并發(fā)癥，無論是醫(yī)療上的還是監(jiān)管上的，坦率地說，人們需要在頭上開一個(gè)洞，這可能是很多人無法接受的事。
澳大利亞的初創(chuàng)公司 Synchron 則采用了一種不同的、高度實(shí)用的方法：這家公司開發(fā)了一種“支架（Stentrode）”，可以通過頸靜脈植入，并通過大腦血管引導(dǎo)到運(yùn)動(dòng)皮層旁邊的位置。在這里，它就像一個(gè)常規(guī)的自我膨脹支架一樣被部署，它在特定的大腦區(qū)域旁邊放置了16個(gè)電極，這些電極可以用來無線和即時(shí)地控制設(shè)備。
與馬斯克的 Neuralink 和其他競爭對手的千電極芯片相比，這種方法似乎有點(diǎn)低保真，但 Synchron 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官尼古拉斯·奧皮（Nicholas Opie）教授指出，在早期，這實(shí)際上是一個(gè)相當(dāng)大的優(yōu)勢；已經(jīng)安裝了“支架”的10名患者發(fā)現(xiàn)它非常可靠，他們在安裝的那天就開始學(xué)習(xí)使用它，而且，他們發(fā)現(xiàn)它永遠(yuǎn)不需要重新校準(zhǔn)。
事實(shí)上，任何診所都可以植入該設(shè)備，再加上整個(gè)設(shè)備是完全植入的，沒有任何東西穿透皮膚，這應(yīng)該會使它成為美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）等機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的更簡單的設(shè)備，為潛在的更快的市場路徑創(chuàng)造條件，Synchron 公司希望，這將使 Stentrode 在激烈的競爭展開前就能廣泛提供給殘疾患者。
Synchron 公司獲得了大約1.45億美元的資金，其中包括蓋茨前沿（Gates Frontier）和貝索斯探險(xiǎn)（Bezos Expeditions）兩家組織，該公司正在進(jìn)行關(guān)鍵試驗(yàn)，以使該設(shè)備獲得醫(yī)療用途的批準(zhǔn)。
Synchron 的微創(chuàng)腦機(jī)接口
尼古拉斯·奧皮教授表示：“我們正在努力創(chuàng)造一個(gè)癱瘓患者不受疾病影響的世界。我們希望能夠幫助這些人再次溝通，從長遠(yuǎn)來看，能夠移動(dòng)和獨(dú)立生活。”
幾十年的研究表明，當(dāng)人們想要執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，你可以記錄下大腦運(yùn)動(dòng)皮層發(fā)出的信號，并將它們轉(zhuǎn)化為指令，這些指令可以被電腦或輪椅等外部設(shè)備使用。
目前，這項(xiàng)技術(shù)的問題在于它還處于研究階段 —— FDA還沒有批準(zhǔn)使用這些侵入性設(shè)備。這些技術(shù)需要開顱手術(shù)進(jìn)入大腦，然后將電極直接放在大腦上或穿透到脆弱的組織本身。
大腦上有很多不同的層，尤其是頭骨，它們會減弱和阻擋電信號。所以，避開它們的最好方法就是躲到頭骨下面。一種方法是通過鉆孔或鋸切和移除大塊的頭骨。Synchron 公司想出了另一種方法：利用血管到達(dá)顱骨下面，而且這種方法不需要這種侵入性手術(shù)。
“支架（Stentrode）”設(shè)備如何植入
該設(shè)備通過頸靜脈進(jìn)入，然后使用身體的自然高速公路，通過血管到達(dá)運(yùn)動(dòng)皮層。當(dāng)?shù)竭_(dá)指定區(qū)域后，開始放置 Stentrode，一個(gè)自我膨脹的鎳鈦諾支架植入物周圍分布著16個(gè)電極。
現(xiàn)在，人類的血管系統(tǒng)已經(jīng)繪制得很好。如果你有堵塞、血管破裂或類似的情況，醫(yī)生已經(jīng)使用類似的程序。在血管中植入支架以保持血管暢通已有很長的歷史。因此，Synchron的想法是：利用這個(gè)方法與大腦的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行密切接觸，并創(chuàng)造一個(gè)大腦/計(jì)算機(jī)接口，它與外科醫(yī)生已經(jīng)擁有的基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和技能完全兼容。
目前的醫(yī)院基本都有卒中中心，而且越來越多。所以，植入這個(gè)設(shè)備所需的一切，包括醫(yī)生的技能，都已經(jīng)存在了。Synchron 公司表示，他們只是在利用已經(jīng)存在的東西。而且，這是日間手術(shù)，不需要過夜或監(jiān)護(hù)。
在材料方面，該設(shè)備使用同樣的自膨脹材料作為支架，但把它作為嵌入電極的支架。Synchron 已經(jīng)把它縮小到一個(gè)非常小的管子，可以用傳統(tǒng)的導(dǎo)管系統(tǒng)輸送到大腦。當(dāng)導(dǎo)管被取出時(shí)，它會膨脹并將電極推向血管壁。
上矢狀竇處的血管是大腦的主要引流通道之一，該血管的直徑相當(dāng)大 —— 約4到7毫米。與用于起搏導(dǎo)線和其他東西的一些厚而粗的導(dǎo)線相比，Synchron設(shè)備的導(dǎo)線非常小。
一旦它被部署，電線的另一端會插入一個(gè)起搏器式的裝置，它位于胸部的皮膚下。所以，整個(gè)腦機(jī)接口裝置是完全植入的。
與穿透顱骨的電極相比，使用支架的優(yōu)勢
其他技術(shù)的一個(gè)問題是，它們有暴露的部分，電線和電纜以及從大腦中出來的東西。很明顯，感染風(fēng)險(xiǎn)很大，所以，沒有一個(gè)有這些系統(tǒng)的病人能夠在家里使用它們。他們只能在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或臨床環(huán)境時(shí)使用。
而且，切除并替換部分顱骨，雖然有些公司在這方面取得了一些成功。但大腦真的不喜歡被塞入東西。它就像一個(gè)碎片，你的身體會試圖拒絕它，把它推出去。早在 Neuralink 出現(xiàn)之前，許多研究小組已經(jīng)用穿透電極做了幾十年的研究，他們都面臨著同樣的問題。
對 Synchron 來說，血管也想要排斥他們的設(shè)備，但它是通過將其推入壁上來排斥它，并最終在幾周內(nèi)用皮膚覆蓋它。這對 Stentrode 是有利的，因?yàn)樗阉频酶拷竽X，把它固定在腦壁上。所以，身體的反應(yīng)反而發(fā)揮了 Stentrode 的優(yōu)勢，而且它不會阻礙血液流動(dòng)。
相比數(shù)千個(gè)電極，16個(gè)電極是否足夠
確實(shí)，和其他的技術(shù)方式相比，16個(gè)電極并不多。問題是，你打算用它做什么？Synchron指出，現(xiàn)在有很多病人，他們想要可靠、安全、輕松地使用它，不需要任何校準(zhǔn)。他們希望每次都能成功。16個(gè)電極足以讓他們交流，使用電話，使用電子郵件，購物，網(wǎng)上銀行，所有這些事情。
這同樣取決于程序和患者想做的事情，但只要一個(gè)開關(guān)或按鈕，加上一些人可以使用的眼動(dòng)追蹤，他們就可以在屏幕上導(dǎo)航，并點(diǎn)擊鼠標(biāo)。一旦你有了這些，你就可以在電腦或智能手機(jī)上或多或少地做任何事情。你可以控制智能家居，燈光，電視，諸如此類的東西。
如果你加入更多的開關(guān)，期望你能控制電動(dòng)輪椅也是可能的；向前，向后，向左，向右。或者類似地，如果你不能使用眼動(dòng)追蹤控制鼠標(biāo)指針。如果你有10個(gè)開關(guān)，也許你就可以操作每個(gè)手指，也許你可以更快地使用鍵盤。
實(shí)際上，過多的開關(guān)數(shù)量，很可能已經(jīng)超出了患者實(shí)際能夠控制的范圍。一旦達(dá)到某個(gè)數(shù)量，它就超出了人們有意控制開關(guān)的范圍，你就不得不接收潛意識的信號，并推斷需要做什么。而 Synchron 的策略是想讓人們控制他們在做什么，在他們想要的時(shí)間和地點(diǎn)準(zhǔn)確地點(diǎn)擊即可。
也許，總有一天可以在人們身上安裝更多的電極和傳感器 —— 你當(dāng)然可以通過不同的血管進(jìn)入大腦的不同區(qū)域。Synchron認(rèn)為，他們的 Stentrode 是最好的起點(diǎn)。
關(guān)于人體試驗(yàn)的進(jìn)展和商業(yè)化的道路
Synchron公司已經(jīng)在澳大利亞完成了一項(xiàng)人體試驗(yàn)，試驗(yàn)對象是四名運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病（MND）患者。這些病人都沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)，而且，他們都能通過這個(gè)系統(tǒng)用意念控制電腦。在美國，Synchron公司對6名患者進(jìn)行了早期的可行性試驗(yàn)。因此，Synchron公司將結(jié)合這10項(xiàng)來完成早期的可行性研究。這方面的成功將導(dǎo)致FDA進(jìn)行一項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)，關(guān)鍵試驗(yàn)如果成功，Synchron的腦機(jī)設(shè)備將被認(rèn)定為安全有效的產(chǎn)品，可以開始為商業(yè)發(fā)布做好準(zhǔn)備，醫(yī)生將被允許開處方，它可以被社區(qū)使用。
目前，Synchron正在和FDA就關(guān)鍵試驗(yàn)進(jìn)行談判，以獲得足夠的證據(jù)證明它是安全和有效的。需要注意的是，進(jìn)行這些試驗(yàn)需要很長時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)束后還會有一段時(shí)間的后續(xù)研究。Synchron公司表示，希望它能在四到五年內(nèi)完成。
關(guān)于 Neuralink 和其他競爭公司
對于任何在這個(gè)領(lǐng)域工作的人來說，埃隆·馬斯克和Neuralink給這類工作帶來的關(guān)注是非常棒的。有很多人迫切需要這項(xiàng)技術(shù)，而且有空間容納不止一個(gè)玩家。Synchron公司認(rèn)為，他們已經(jīng)找到了一種讓該技術(shù)更安全的方法，而且目前處于領(lǐng)先地位。
目前，在美國還有幾個(gè)小組在做穿透電極陣列。由于它的侵入性，他們已經(jīng)獲得了FDA的批準(zhǔn)可以在短時(shí)間內(nèi)植入它，但它需要被移除。現(xiàn)在，你顯然不能強(qiáng)迫一個(gè)人做手術(shù)，所以這是一個(gè)灰色區(qū)域，告訴人們他們需要切除它們。
就 Neuralink 而言，該公司沒有經(jīng)過同行評審的研究，也沒有詳細(xì)的信息，只有 Twitter 上的信息。雖然，我們知道他們已經(jīng)獲得了FDA對人體試驗(yàn)的某種批準(zhǔn)，但這是非常模糊的，F(xiàn)DA可能會給予很多不同的條件批準(zhǔn)。所以，并不能顯示出這些技術(shù)到底走了多遠(yuǎn)。
據(jù)悉，Synchron公司的技術(shù)剛剛被提名為歐洲專利局獎(jiǎng)的決賽選手。
