在大脑中植入装置后的生活都发生了什么变化？

斯科特·伊姆布里（Scott Imbrie）清晰地记得他第一次使用机械臂与人握手时的情景——那一刻，他感觉这只机械肢体仿佛就是他身体的一部分。“每当回想起那初次接触的瞬间，我依然会起一身鸡皮疙瘩，”他说，“那种感觉简直无法用言语形容。”这一奇妙时刻的实现，归功于一种脑植入装置：这是一组电极阵列，不仅让他能够操控机械臂，还能将触觉信号反馈至大脑。

斯科特·伊姆布里（Scott Imbrie）与一只由脑植入物控制的机械臂握了手。图：CBS《60分钟》节目

为了走到这一步，他付出了数十年的努力。1985年，伊姆布里在一场车祸后于医院醒来，发现自己颈部骨折；医生告诉他，他将永远无法再使用双手和双腿。据他回忆，他当时的回应是一句粗口——紧接着，他做出了一个决定：“我绝不会任由他人来定义我能做什么、不能做什么。”凭借着22岁年轻人特有的那股倔强与决心，伊姆布里逐渐恢复了行走能力，手臂也恢复了有限的活动功能。意识到自己的康复过程是何等罕见，这位来自伊利诺伊州的男子立志要帮助其他处于类似困境的人，于是开始积极寻找与脊髓损伤相关的科研项目。然而，在随后的几十年里，他始终未能找到合适的参与机会；直到2020年，他终于被芝加哥大学的一项临床试验正式录取。

伊姆布里属于一个极其稀有的群体：迄今为止，进入太空的人数甚至多于接受过他这种先进“脑机接口”（BCI）植入手术的人数。不过，越来越多的公司正致力于将这类装置从神经科学实验室中带入主流医疗体系，从而造福数百万名饱受瘫痪及其他神经系统疾病困扰的患者。甚至有部分公司寄望于未来某一天，脑机接口技术能彻底走出医疗领域，演变为一种面向大众的消费级电子产品。

若没有像伊姆布里这样的亲历者，这一切愿景都将无从谈起。他是“脑机接口先锋联盟”（BCI Pioneers Coalition）的成员之一；该联盟成立于2018年，由伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）发起创立——伯克哈特是全球首位借助脑植入装置恢复手部运动功能的四肢瘫痪患者。

伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）创立了“BCI 先锋联盟”（BCI Pioneers Coalition），旨在确保那些研发脑植入技术的公司，能够直接听取实际使用者的心声。左图：Andrew Spear/Redux；右图：Ian Burkhart

正是那段彻底改变人生的经历，让伯克哈特坚信：脑机接口技术若想真正实现从实验室到现实世界的跨越式发展，就必须依靠用户的深度参与。唯有通过用户分享亲身感受与见解——包括哪些技术方案行之有效、哪些尚存不足，以及这类装置应如何更好地融入日常生活——这项技术才能不断完善与进步。该联盟旨在确保企业、临床医生和监管机构能够直接听取试验参与者的心声。

该团体还充当着试验参与者之间的同伴互助网络。这一点至关重要，因为尽管脑机接口（BCI）试验不断传出取得奇迹般成果的消息，但接受脑部植入手术本身伴随着巨大的风险。术后并发症——例如脑出血或感染——都是可能发生的。更令人担忧的是，如果植入物未能按预期发挥作用，或者那些改变人生的功能改善最终消失，可能会给参与者带来沉重的心理打击。

芝加哥大学神经外科助理教授、Imbrie 临床试验的负责人 John Downey 表示，研究人员会在事前坦诚地向参与者说明这些情况，而许多人也因此望而却步。“我想说，我曾与之探讨过参与试验事宜的人数，大概是最终真正接受手术的人数的 10 到 20 倍，”他说道。

BCI 试验究竟包含哪些环节？

BCI 领域的这些“先行者”之所以处于这种特殊境地，往往是由于各种不同的原因，包括脊髓损伤、中风导致的瘫痪，以及肌萎缩侧索硬化症（ALS）等。他们所接受的植入物来自 Blackrock Neurotech、Neuralink、Synchron 等公司；目前，这些植入物正处于测试阶段，旨在帮助患者恢复肢体功能、操控计算机及机械臂，甚至恢复言语能力。

当今先驱们所采用的 BCI 设计

许多植入物通过记录运动皮层（即大脑中负责控制自主运动的区域）发出的信号，来驱动外部设备运作。另一些植入物则针对体感皮层——该区域负责处理来自身体的各类感觉信号，包括触觉、痛觉、温度感及肢体位置感——旨在帮助患者重获触觉感知。

植入物的易用程度在很大程度上取决于其具体的应用场景。在所有应用中，帮助用户恢复自身肢体的功能，或是操控机械臂，其学习曲线往往是最为陡峭、最具挑战性的。在试验的初期阶段，参与者需要注视屏幕上的一只虚拟手臂伸向某物体，同时在脑海中构想或尝试做出同样的动作。研究人员会记录下与之相关的脑部信号，并利用这些数据来训练一套“解码器”软件；这套软件能够将神经活动转化为控制信号，进而驱动机械臂运作，或是生成用于刺激用户神经及肌肉的电脉冲模式。伯克哈特在2010年的一次游泳事故中致瘫，随后于2014年至2021年间参与了由巴特尔纪念研究所（Battelle Memorial Institute）与俄亥俄州立大学共同开展的一项试验。当他试图移动手部时，其体内的植入装置会记录下运动皮层发出的信号；随后，该系统将这些指令传输至其手臂内的电极，从而刺激控制手指的肌肉。

伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）胸部以下瘫痪，他接受了一项脑部植入手术，该植入物将神经信号经由计算机传输至其瘫痪的肌肉，从而使他能够玩电子游戏。—— Battelle

Burkhart 表示，让这套系统实现无缝运作耗费了不少时间，起初甚至需要他全神贯注、高度集中精力。随着时间的推移，他终于能够将注意力从每一个细微的手指动作上移开，转而专注于整体的任务目标；这让他得以顺利完成刷信用卡、倒水，甚至玩《Guitar Hero》这类游戏。

训练解码器也绝非一劳永逸的过程。系统必须定期进行重新校准，以适应所谓的“神经漂移”（neural drift）现象——即随着时间的推移，人体神经活动模式所发生的渐进式变化。对于像控制机械臂这样复杂的任务，研究人员往往需要在每次实验开始前，实质上重新训练一个全新的解码器，而这一过程有时甚至需要耗费长达一小时的时间。

Austin Beggin 表示，即便系统已准备就绪，实际操作这套设备依然是一项极耗精力的任务。Beggin 于 2015 年因一次游泳事故导致瘫痪，目前正参与凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的一项旨在恢复手部运动功能的临床试验。他说道：“仅仅是为了完成像握手或自己进食这样简单的动作，我所付出的脑力劳动，是你们这些无需多想便能轻松做到的人的整整一百倍。”

奥斯汀·贝金（Austin Beggin）表示，测试脑机接口（BCI）是一项艰苦的工作，但他补充道，像抚摸爱犬这样的时刻，让这一切付出都变得值得。Daniel Lozada/The New York Times/Redux

此外，参与这项试验还需要投入大量的时间成本。Beggin 每月都要从位于俄亥俄州利马（Lima）的家中出发，驱车两个多小时前往克利夫兰（Cleveland），并在那里停留两周，专门参与各项实验。所有的实验设备都安装在他下榻的住所内，他通常每天会与研究人员共同工作 3 到 4 个小时。据他介绍，绝大多数实验实际上并非以完成特定任务为导向，而是旨在对控制软件进行微调，或是为了更深入地理解他在面对不同刺激时所产生的神经反应。

然而，这些脑机接口（BCI）的用户们一致认为，所有的辛勤付出都是值得的。除了怀揣着恢复受损身体机能的希望之外，许多参与者还深感肩负着一种强烈的道德责任感——即推动这项前沿技术不断向前发展，从而造福更多的同病相怜者。Beggin 将这些先行者比作早期的宇航员，正是后者为人类最终实现登月壮举奠定了坚实的基础。他说道：“我们就像是第一批‘试飞’的宇航员——我们只是被送上太空几个小时，随后便又重返地球。”

脑机接口带来的情感冲击

当你与脑机接口技术的早期使用者进行交流时，一个显著的规律便会浮出水面：这项技术所带来的最大收益，往往更多地体现在情感层面，而非纯粹的实用功能层面。诚然，利用机械臂辅助进食或操控电脑，其本身的实用价值显而易见；但许多先行者坦言，在整个体验过程中，那些令他们感到最为刻骨铭心、最具深远意义的时刻，往往恰恰是那些连实验设计者本身都未曾预料、更未曾刻意去试图创造的瞬间。 Beggin 将受伤后首次与父母握手，以及抚摸他的宠物腊肠犬，视为他最珍视的时刻之一。“那种感觉简直不可思议，”他说。

Neuralink 参与者 Alex Conley 于 2021 年在一场车祸中颈部受伤，他利用植入设备同时操控机械臂和电脑，从而能够开门、自行进食，甚至操作智能手机。但他表示，这项技术带给他最大的助力，莫过于让他能够使用计算机辅助设计（CAD）软件。

在接受 Neuralink 植入手术之前，Noland Arbaugh 曾使用口控设备来操作电脑。他表示，脑机接口（BCI）更为可靠，使他能够独立完成更多事情。Rebecca Noble/The New York Times/Redux

Conley 曾是一名机械师，他在植入设备后的短短几天内便开始使用设计软件，着手设计可通过 3D 打印机制造的零部件。他设计的物品包罗万象，从叔叔电动工具的替换零件，到姐夫卡车的保险杠，应有尽有。“在受伤之前，我就是一个热衷于解决问题的人，总能帮别人修好各种东西，”他说，“如今，这项技术让我重新找回了那种久违的喜悦感。”

Nathan Copeland 指出，外界往往低估了这些“微小胜利”的价值。Copeland 保持着脑机接口植入设备持续有效使用时间最长的世界纪录。2004 年，他在一场车祸中颈部受伤；2015 年，他加入了匹兹堡大学的一项脑机接口（BCI）临床试验，此后便一直利用该设备来操控电脑和机械臂。

当他在 Reddit 论坛上发布了一段自己玩《最终幻想 XIV》游戏的视频后，有评论者批评他没有将植入设备用于更具实际意义的任务。Copeland 回应道，人们并不理解，这些轻松愉快的休闲活动同样具有重要意义。“许多在常人眼中显得平淡无奇甚至有些‘不务正业’的任务，对于那些因身体障碍而无法亲自动手的人来说，往往恰恰是影响最为深远的，”他说，“在我看来，那种掌控感（Agency）以及自我表达的自由，才是一个人生命中最重要的东西。”

当脑植入物彻底改变人生

这一观点在 Neuralink 的首位用户 Noland Arbaugh 身上引起了强烈共鸣——他在 2016 年的一次游泳事故后，导致颈部以下全身瘫痪。2024 年 1 月接受植入手术后，设备刚一启动，仅仅几分钟内，他便能自如地控制屏幕光标了。

几天后，工程师们让他试玩了电子游戏《文明 VI》（Civilization VI），这项技术的巨大潜力在那一刻变得触手可及。

“我一口气玩了 8 个小时，甚至 12 个小时，”他说，“这让我感到无比独立，无比自由。”

但这门技术带来的益处远不止于此，它还提供了更为实际的便利。

在接受植入手术之前，Arbaugh 必须依靠一种含在口中的打字棒，以及一种名为“QuadStick”的口控摇杆来操作；后者通过感应吸气或吹气的动作来发出指令。然而，这些设备的操控过程繁琐复杂，导致他不得不时刻依赖护理人员的协助。如今，Neuralink 植入物极大地拓展了他能够独立完成的事务范围。他坦言，这项技术最大的价值在于，他不再需要家人“每天进进出出一百次来帮我做这做那”。

对于 Casey Harrell 而言，这项技术带来的改变甚至更为翻天覆地。

这位气候活动家于 2020 年确诊患有肌萎缩侧索硬化症（ALS，俗称“渐冻症”）；当时，他刚迎来新降生的小女儿，正全身心投入到一场声势浩大的社会运动之中——旨在向一家金融机构施压，敦促其撤回对那些环境记录恶劣的企业的投资。

“每天清晨醒来，我们都会发现他又失去了一项能力，身体又有某个部位彻底失灵了，”他的妻子 Levana Saxon 说道。

其中最令人惊恐的莫过于他语言能力的急速退化；这不仅让他无法与人交流，更让他甚至无法向他人表达自己正承受着怎样的病痛折磨。就在此时，一位亲戚向他推荐了加州大学戴维斯分校（UC Davis）正在开展的一项临床试验——该试验旨在利用脑机接口（BCI）技术来帮助患者恢复语言功能。他当即毫不犹豫地报名参加了这项试验。

这枚植入物于 2023 年 7 月被植入 Harrell 的体内。它能够实时采集大脑中负责调控发声肌肉的特定区域的神经信号，并将这些信号转化为指令，进而驱动语音合成器发出声音。

设备启动仅仅 30 分钟后，Harrell 便重新找回了与人交流的能力。 “想到这项技术将如何改变我的生活——让我能与家人朋友交谈，并更好地与女儿互动——我感到无比激动，甚至有些不知所措，”他说。

“这种激动之情太过强烈，以至于我忍不住哭了出来。”

虽然早期的辅助技术仅允许他发出简短、直接的指令，但哈雷尔（Harrell）表示，目前的脑机接口（BCI）技术已足够灵敏，让他能够进行正常的交谈；他也因此得以恢复兼职工作。

是什么阻碍了BCI技术的发展？

BCI技术目前仍存在局限性。

大多数使用Blackrock Neurotech公司植入设备的试验参与者，只能在实验室环境中操作设备，因为这些系统依赖于有线连接以及成排的计算机硬件设备。尽管包括科普兰（Copeland）和哈雷尔在内的一些用户已将设备安装在家中，但他们仍无法带着设备走出家门。“如果我能带着它出门，那将是一项巨大的突破，”哈雷尔说道。

许多试验所具有的学术性质也带来了额外的制约。

荷兰乌得勒支大学医学中心（University Medical Center Utrecht）BCI研究项目负责人玛丽斯卡·范斯廷塞尔（Mariska Vansteensel）指出，为了发表论文和争取资金，研究人员往往倾向于让受试者在特定、狭窄的任务上展现出“巅峰表现”，而非致力于构建更具通用性和可靠性的系统。她表示，探索该技术的局限性，或是针对新患者重复进行某项实验，往往“在资金支持方面获得的‘回报’较少”。

让因布里（Imbrie）感到最沮丧的一点，莫过于实验任务的频繁更迭。

往往就在他刚开始对某项任务变得得心应手之际，研究人员便要求他切换至下一项任务。此外，受限于研究方案的设计，用户的大量时间往往被耗费在那些看似枯燥乏味、实则用于对系统进行精细调校的琐碎任务上。

或许，最大的症结在于许多临床试验往往设有明确的时间限制。

部分原因在于，人体免疫系统对植入物产生的排异反应会形成瘢痕组织，从而导致信号质量随时间推移而逐渐劣化。然而，资金短缺和研究人员资源有限等因素，往往也导致用户在试验期满后无法继续使用BCI设备——即便当时该技术本身仍能正常运作。

伯克哈特（Burkhart）对此有着切身的体会。

尽管他的试验项目曾获准延期，但最终因感染问题，他体内的植入设备不得不被取出。他深知这项试验终有结束的一天，但当这一刻真正降临时，他依然感到难以释怀。“那种感觉就像是被‘吊足了胃口’一样，”他说，“我真切地体验到了恢复身体机能的巨大潜力，却又不得不眼睁睁看着它离我而去。” 

“如今，我又回到了原点。”

脑机接口（BCI）商业化浪潮

目前，这项技术正取得实质性进展，逐步从实验性的科研装置向成熟的医疗产品转型，有望在日常生活中为用户提供切实的辅助。

大多数脑机接口领域的学术研究，此前主要依赖于 Blackrock Neurotech 公司的“犹他阵列”（Utah Arrays）；该装置通常包含 96 枚针状电极，需直接刺入大脑皮层表面。这种植入体通过一个固定在颅骨上的基座，与外部硬件设备相连接。不过，近期问世的一些新型设备在设计上更为精巧，且侵入性更低。

Neuralink 的植入体将电子元件和可充电电池集成在一个硬币大小的单元中，该单元通过柔性电极丝与大脑相连；这些电极丝由一台机器人“缝纫机”植入大脑内部。该植入体大小约为一枚25美分硬币或一枚欧元硬币，被安放在颅骨上切开的一个孔洞中，并支持无线充电和无线数据传输。Synchron 则采取了另一种截然不同的方案：它通过血管将一种类似支架的植入体输送至大脑运动皮层。这种被称为“支架电极”（stentrode）的植入体通过导线连接至位于胸部的一个单元，该单元负责为植入体供电并进行无线数据传输。

Neuralink 的解码器运行在一台笔记本电脑上；相比之下，Synchron 采用了一种智能手机大小的信号处理单元作为无线网桥，将其与用户的各类设备相连，从而允许用户无论是在家中还是外出途中，都能自如地使用其植入体。这两家公司还开发了自适应解码器，利用机器学习技术实时调整以适应“神经漂移”（即神经信号特征随时间发生的微小变化），从而减少了对重新校准的需求。

Synchron 首席商务官 Kurt Haggstrom 表示，若要让这些设备真正实现用户友好，必须借助能够解读用户情境的技术——这包括用户的情绪状态、注意力水平，以及背景噪音、所处位置等环境因素。这种方案要求人工智能不仅要分析神经信号，还要结合音频、视觉输入等其他数据流进行综合分析。

去年，Synchron 迈出了具有里程碑意义的第一步：将其植入体与 Apple Vision Pro 头显进行了配对。当参与试验的志愿者 Rodney Gorham 凝视风扇、智能音箱、空调等设备时，头显界面上会叠加显示出一个操作菜单，允许他通过植入体来调整这些设备的各项设置。

Blackrock Neurotech 联合创始人兼首席科学官 Florian Solzbacher 指出，减轻用户认知负荷的另一种途径，是从神经数据中捕捉更高层级的“意图信号”，而非仅仅识别低层级的“运动指令”。他举例说道：用户无需手动打开电子邮件应用并逐字输入内容，只需在脑海中构想“发送邮件”这一意图，系统便能自动打开邮件编辑界面，甚至预先填充好邮件内容。

芝加哥大学（UChicago）的 Downey 教授表示，设备的耐用性问题或许将是最棘手、最难以解决的难题。目前的植入体使用寿命约为十年——这与“终身解决方案”的目标相去甚远。他进一步指出，由于大脑内部空间有限，植入体的更换操作最多只能进行一两次。技术的飞速进步也引发了一些艰难的抉择：究竟是现在就接受脑机接口（BCI）植入手术，还是等待更先进的设备问世？对于戈勒姆（Gorham）的妻子卡罗琳（Carolyn）而言，这曾是一个主要的顾虑。“我当时很犹豫。我不想让他参加这次临床试验，而是希望他能参加未来的某次试验，”她说，“我主要是担心会错过未来的技术升级。”

脑植入设备终将成为消费级科技产品吗？

一些企业高管已提出这样一种设想：脑机接口最终将演变为消费级设备。Neuralink 公司的创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）对此尤为热衷，他暗示该公司的植入设备未来有望取代智能手机，让人类能够存储并回放记忆，甚至实现与人工智能（AI）的“共生”。

这类言论在用户群体中引发了复杂的情绪。贝金（Beggin）指出，虽然这种宣传造势能带来关注度和资金支持，但也可能导致人们忽视医疗用户的实际需求。科普兰（Copeland）则担心，一旦这些设备被贴上“消费级”的标签，可能会导致其失去医疗保险的承保资格；此外，需求的激增还可能导致用户更难预约到具备资质的专业外科医生。

另一个令人担忧的问题是：如果脑机接口设备普及开来，相关企业收集到的数据将如何被处理？作为一名临床试验参与者，阿博（Arbaugh）表示，为了推动技术进步，他乐意签署协议放弃自身的数据权利；但他同时也认为，未来必须建立更加强有力的数据法律保护机制。“这些数据究竟归 Neuralink 所有？还是归每一位用户个人所有？这些数据是否可以被出售？”他发出了这样的疑问。

Blackrock 公司的索尔兹巴赫（Solzbacher）表示，该公司目前仍将重心聚焦于脑机接口技术的医疗应用领域。但他同时也认为，公司正在构建一种“通用于各类计算机系统”的通用接口，该接口在未来有望拥有更为广阔的应用前景。他进一步指出，公司有责任不让用户仅仅局限于使用那些功能极其简陋的基础辅助技术。“既然健全人士未来也可能愿意使用的设备，那些身患疾病的用户又为何要甘于接受功能更逊一筹的产品呢？”索尔兹巴赫反问道。

那位一贯乐观的因布里（Imbrie）对此深表赞同。他指出，医疗设备往往造价不菲；但如果将消费级市场作为目标，将促使企业在不断丰富设备功能的同时，努力将其设计得更为简洁且价格亲民。“我坚信，一旦将脑机接口产品推向消费级市场，其在医疗领域的应用能力也将随之得到进一步的提升，”他说道。 Imbrie 正致力于将围绕脑机接口（BCI）的讨论重新聚焦于其积极的一面。尽管人们对相关风险的担忧不无道理，但他担心，那些常被用来描述脑植入技术的耸人听闻的措辞，会让人望而却步，从而打消他们志愿参与临床试验的念头——而这些试验本有望为他们带来助益。

“我记得当时我躺在床上，动弹不得，”他说，“那种凡事都不得不求助他人代劳的感觉，真的让人倍感丧失尊严。作为人类，我们渴望拥有独立自主的能力。”