2014年6月12日，在巴西圣保羅舉辦的世界杯開幕式上，T4級(jí)截癱的巴西少年Juliano Pinto身披“機(jī)械戰(zhàn)甲”，用意念開出了世界杯的第一球，這一幕驚艷了世界。

而讓這一切成為現(xiàn)實(shí)的，是來自杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)教授、腦機(jī)接口權(quán)威專家Miguel Nicolelis。

腦機(jī)接口（brain-computer interface）指的是大腦與外部設(shè)備之間進(jìn)行直接連接，并實(shí)現(xiàn)大腦與設(shè)備的信息交換。早在1998年，Miguel Nicolelis便開始著手研究這一技術(shù)，其最初先是在猴子身上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，取得成功后，又進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人類實(shí)驗(yàn)。

2014年在全世界面前成功展示“意念開球”，這無疑是Miguel Nicolelis進(jìn)行腦機(jī)接口研究的一個(gè)高光時(shí)刻，而隨著時(shí)間的推移，腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)展如何？除了腦機(jī)接口，人類還能進(jìn)行怎樣的“改造”?

近日，在2020騰訊科學(xué)WE大會(huì)期間，Miguel Nicolelis以及被譽(yù)為人造皮膚領(lǐng)域的“材料大師”的化學(xué)家、斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系系主任鮑哲南分別通過視頻形式接受了記者的采訪，并講述了他們正在著手研究的“改造人類”項(xiàng)目。

2014年巴西著名神經(jīng)科學(xué)家Miguel Nicolelis展示了自己領(lǐng)軍的神經(jīng)裝置項(xiàng)目“重新行走工程”。視覺中國

腦機(jī)接口

最近一次腦機(jī)接口引發(fā)外界關(guān)注，是今年8月份，特斯拉創(chuàng)始人馬斯克向全球展示了三只被植入腦機(jī)芯片的小豬。從特斯拉到SpaceX，馬斯克已經(jīng)做了很多顛覆人們想象的事情，所以這一次，盡管他的實(shí)驗(yàn)對(duì)象還只是在動(dòng)物階段，但人們似乎已經(jīng)開始暢想大腦植入芯片的場景。

然而，對(duì)于馬斯克提出的“心靈感應(yīng)”“數(shù)字永生”等概念，Miguel Nicolelis在接受采訪時(shí)直言，這些說法沒有任何科學(xué)基礎(chǔ)，也不可能發(fā)生，這更像是一種用來吸引眼球的營銷手段，“他講的這些我一個(gè)字都不同意?！?/p>

同時(shí)，對(duì)于馬斯克要采取的植入式方案，Miguel Nicolelis也認(rèn)為這個(gè)思路是一個(gè)“死胡同”，因?yàn)樵谄淇磥恚踩胧椒桨竷H適用于那些別無選擇的、非常嚴(yán)重的患者，對(duì)于大部分人來說，還是應(yīng)該采用非入侵式的，以腦電圖為基礎(chǔ)的解決方案。

“我除了是一名神經(jīng)學(xué)家以外，更多的還是一名醫(yī)生，所以患者安全是第一位的?！盡iguel Nicolelis說，“任何一種入侵性的方式都有著自己的風(fēng)險(xiǎn)，此前，我們也做了很多對(duì)動(dòng)物的植入實(shí)驗(yàn)，但人和動(dòng)物畢竟不一樣?！?/p>

同樣的道理，Miguel Nicolelis對(duì)不少學(xué)者提出的“光敏控制”也持懷疑態(tài)度，因?yàn)檫@種技術(shù)需要向大腦里注入化學(xué)制劑，這也將帶來非常復(fù)雜的安全問題。

Miguel Nicolelis稱，腦機(jī)接口技術(shù)的一些潛在應(yīng)用確實(shí)會(huì)引起人們的關(guān)切，但其最關(guān)注的，主要是在醫(yī)學(xué)方面對(duì)人類的幫助,“我們采用腦機(jī)接口技術(shù)的最終目的是滿足患者的需求，而不是單純從技術(shù)角度炫技?！?/p>

據(jù)悉，Miguel Nicolelis研究最初是從脊髓損傷開始，目前，其研究的第三代腦機(jī)接口已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向更加多樣化的神經(jīng)紊亂研究。

比如那個(gè)在世界杯上開球的巴西少年Juliano Pinto，此前，他因?yàn)檐嚨湆?dǎo)致脊柱T4以下癱瘓已經(jīng)9年。而借助Miguel Nicolelis團(tuán)隊(duì)制作的機(jī)械外骨骼，他重新站立行走，并且是在自己的控制之下。

不僅如此，在經(jīng)過為了世界杯的10個(gè)月訓(xùn)練之后，Juliano Pinto的癱瘓等級(jí)也從T4以下變?yōu)門11以下，這意味著，Juliano Pinto有7節(jié)脊椎恢復(fù)了感知和活動(dòng)功能。

隨后，Miguel Nicolelis發(fā)現(xiàn)，癱瘓患者通過堅(jiān)持訓(xùn)練，甚至能不再依靠機(jī)械外骨骼行走。2016年，Miguel Nicolelis也發(fā)表一篇首次記錄最高等級(jí)的脊柱損傷造成完全癱瘓10年后，病人恢復(fù)部分身體功能的論文。

Miguel Nicolelis表示，過去20年間，領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵原則的共識(shí)正在不斷地增長，這也就是腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的一個(gè)基礎(chǔ)。而領(lǐng)域內(nèi)即將形成的共識(shí)是：大腦活動(dòng)是通過大量神經(jīng)元協(xié)調(diào)活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，而不是某些具有專門功能的、特定細(xì)胞的活動(dòng)。

對(duì)于未來，Miguel Nicolelis認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)能夠統(tǒng)一神經(jīng)和精神障礙治療理論，并用來為相關(guān)患者創(chuàng)造更好的療法，包括慢性抑郁、帕金森、慢性癲癇以及一些認(rèn)知障礙等。

電子皮膚

與Miguel Nicolelis的腦機(jī)接口不同，鮑哲南研究的是“電子皮膚”?！半娮悠つw”實(shí)際上是對(duì)像人類皮膚一樣具有柔韌性甚至可拉伸性，且具有感知外界溫度、壓力和濕度等功能的電子傳感器件的統(tǒng)稱。

鮑哲南向記者表示，要想實(shí)現(xiàn)電子皮膚，要解決三個(gè)問題。首先是所使用的電子材料能像皮膚一樣柔軟、拉伸，甚至可以自修復(fù)及生物降解，其次是讓這些材料具有感知能力，最后則是要讓人造皮膚能夠和人體結(jié)合，把皮膚的信號(hào)傳遞給大腦。

經(jīng)過多年研究，鮑哲南找到了符合上述條件的電子材料。2008年，鮑哲南的團(tuán)隊(duì)首次提出使用有機(jī)高分子電子材料來研究“人造皮膚”，成為最早開展該領(lǐng)域研究的科研團(tuán)隊(duì)之一。近日，鮑哲南因“在導(dǎo)電聚合物分子設(shè)計(jì)及其應(yīng)用領(lǐng)域所做的廣泛且具有顛覆性的研究，以及在人造電子皮膚和其他生物電子器件開發(fā)方面的突出貢獻(xiàn)”，成為了美國化學(xué)會(huì)“ACS Central Science顛覆者與創(chuàng)新者獎(jiǎng)”的首位獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

目前，鮑哲南團(tuán)隊(duì)已經(jīng)把它植入到實(shí)驗(yàn)老鼠的身體，且經(jīng)過2個(gè)月的觀察，老鼠仍可以正常的運(yùn)動(dòng)和生活。鮑哲南稱，這已證明人造皮膚確實(shí)可以和生物體系相容，但是，這些人造皮膚要真正用到人的身上還需要時(shí)間。

雖然還無法在人體上實(shí)驗(yàn)，但鮑哲南已經(jīng)嘗試對(duì)人造皮膚技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。比如他們開始把人造皮膚放在機(jī)器人身上，當(dāng)它能感受觸摸的感覺時(shí)，這些傳感器就可以和機(jī)器人的應(yīng)用結(jié)合起來。如果這個(gè)看起來還有些遙遠(yuǎn)，那加入人造皮膚的可穿戴醫(yī)療器械，或許會(huì)更先一步得到應(yīng)用。

鮑哲南表示，在研究人造皮膚的同時(shí)，他們也產(chǎn)生了很多新的啟發(fā)。比如對(duì)于新生嬰兒，他們非常脆弱，如果要監(jiān)測他們的血壓，需要用針刺進(jìn)他們的血管，這可能會(huì)造成很大傷害，所以醫(yī)生通常選擇不去測嬰兒血壓，如果借助人造皮膚，則可以將其輕輕貼到嬰兒身上，實(shí)現(xiàn)血壓測試。

對(duì)于人造皮膚未來的想象，鮑哲南認(rèn)為它可以和腦機(jī)相結(jié)合?！坝萌嗽炱つw做腦機(jī)結(jié)合的好處是，它因?yàn)椴恍枰媒饘俨牧虾蜕窠?jīng)接觸，所以不會(huì)對(duì)神經(jīng)產(chǎn)生傷害，這能夠在保證安全的前提下，獲得更準(zhǔn)確的信號(hào)?！?/p>

至于人造皮膚的成本，鮑哲南則認(rèn)為它將可以使用大批量生產(chǎn)的工藝，就類似用印刷的方式去制作人造皮膚，“人造皮膚和先進(jìn)制造是緊密結(jié)合的，先進(jìn)制造將使得我們可能且可以自己設(shè)計(jì)所需要的人造皮膚。”