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7月6日，紐約西奈山醫(yī)療中心(Mount Sinai West medical center)的一名醫(yī)生將一個(gè)由電線和電極組成的1.5英寸長(zhǎng)的植入物插入一名ALS(肌萎縮性側(cè)索硬化癥)患者的腦部血管。人們希望，失去行動(dòng)和說話能力的病人通過思維意念能夠上網(wǎng)，通過電子郵件和文本進(jìn)行交流——該設(shè)備將把他的想法轉(zhuǎn)化為發(fā)送給電腦的命令。

該技術(shù)背后的初創(chuàng)公司 Synchron 已經(jīng)將其設(shè)備植入澳大利亞的四名患者身上，這些患者沒有出現(xiàn)副作用，并且能夠執(zhí)行發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息和進(jìn)行在線購(gòu)物等任務(wù)。最近的手術(shù)是該公司在美國(guó)進(jìn)行的第一次手術(shù)，使其領(lǐng)先于包括埃隆·馬斯克的Neuralink公司在內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。“這項(xiàng)手術(shù)的特殊之處在于其意義和巨大的潛力，”執(zhí)行該手術(shù)的神經(jīng)介入外科醫(yī)生 Shahram Majidi 博士表示。

Synchron stentrode 設(shè)備的特寫視圖。來源：Synchron

Synchron公司成立于2016年，由于其被稱為“支架”的設(shè)備可以插入大腦，而不會(huì)穿透頭骨或損傷人體組織，因此引起了腦機(jī)接口(BCI)領(lǐng)域的關(guān)注。醫(yī)生在病人的頸部做一個(gè)切口，通過頸靜脈導(dǎo)管將支架送入位于運(yùn)動(dòng)皮層內(nèi)的血管。當(dāng)導(dǎo)管被移除時(shí)，支架——一個(gè)圓柱形的空心金屬網(wǎng)——打開并開始與血管的外緣融合。據(jù)Majidi說，這個(gè)過程與植入冠狀動(dòng)脈支架非常相似，只需要幾分鐘。

然后，第二步手術(shù)將支架通過導(dǎo)線連接到植入患者胸部的計(jì)算設(shè)備上。要做到這一點(diǎn)，外科醫(yī)生必須在病人的皮膚下為導(dǎo)線創(chuàng)建一個(gè)隧道，并為設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)口袋，就像安裝起搏器一樣。當(dāng)大腦神經(jīng)元放電時(shí)，支架讀取信號(hào)，計(jì)算設(shè)備放大這些信號(hào)，并通過藍(lán)牙將它們發(fā)送到電腦或智能手機(jī)。

雖然這可能會(huì)讓一些人感到惡心，但它比目前最先進(jìn)的猶他陣列(Utah array)技術(shù)的侵入性要小得多。猶他陣列要求醫(yī)生切開頭皮，鉆進(jìn)頭骨，在大腦中放置剛性針頭。然后將它們連接到一個(gè)檸檬大小的裝置上，該裝置放置在一個(gè)人的頭頂上。

猶他陣列允許重度殘疾患者做一些了不起的事情，比如命令機(jī)械臂給他們端一杯水。但他們通常只在醫(yī)院的監(jiān)督下使用這些設(shè)備，而且隨著時(shí)間的推移，大腦往往會(huì)在周圍形成疤痕組織，削弱電子設(shè)備收集的信號(hào)。

Neuralink 一直致力于開發(fā)一種更小、更強(qiáng)大的植入物，可以通過機(jī)器人輔助的簡(jiǎn)化外科手術(shù)植入大腦。不過，它還需要切除患者的一大塊頭骨，而且該公司尚未獲得人體試驗(yàn)的批準(zhǔn)。

與澳大利亞相比，美國(guó)對(duì)這類程序的政策更為謹(jǐn)慎，Synchron 花了數(shù)年時(shí)間才獲得食品和藥物管理局的批準(zhǔn)。這名美國(guó)患者是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院資助的、由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械工程教授Douglas Weber和西奈山康復(fù)創(chuàng)新中心主任David Putrino領(lǐng)導(dǎo)的六人臨床試驗(yàn)中的第一個(gè)患者。該試驗(yàn)耗資1000萬美元。

該技術(shù)仍處于開發(fā)的早期階段，該試驗(yàn)旨在更多地關(guān)注人體對(duì)植入物的反應(yīng)以及大腦信號(hào)的清晰程度，并非讓人可以使用該設(shè)備執(zhí)行的功能。

支架嵌入運(yùn)動(dòng)皮層，用16個(gè)電極監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)，并記錄人思考時(shí)神經(jīng)元的放電情況。隨著時(shí)間的推移，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)提高，因?yàn)樵撛O(shè)備會(huì)深入血管并接近神經(jīng)元。利用軟件分析大腦數(shù)據(jù)的模式，并將它們與一個(gè)人試圖實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)相匹配。

由于在BCI領(lǐng)域發(fā)展的歷史中，人們經(jīng)常用于炒作技術(shù)，最終導(dǎo)致這些技術(shù)受到限制，無法廣泛使用。因此，這位美國(guó)患者要求匿名并拒絕討論手術(shù)，以免在體驗(yàn) Synchron 設(shè)備的利弊之前對(duì)其進(jìn)行宣傳。

stentrode 有限的計(jì)算能力意味著該設(shè)備無法翻譯整個(gè)句子。相反，植入這種設(shè)備的病人會(huì)在屏幕上一個(gè)接一個(gè)地選擇字母，然后該技術(shù)會(huì)將這些“是或否”的想法轉(zhuǎn)化為命令。

盡管如此，醫(yī)生和研究人員認(rèn)為，Synchron 的技術(shù)可能會(huì)為重殘疾人日常生活方式帶來重大進(jìn)步。Putrino說:“在過去20年里，大腦植入技術(shù)一直在試驗(yàn)，其中一個(gè)不為人知的秘密是，它們從未真正轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的家庭使用。”與使用猶他陣列的人不同，Synchron公司的澳大利亞患者在自己家中使用這些設(shè)備。

Synchron 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Tom Oxley 博士希望在未來一年植入多達(dá)16個(gè)支架，他的公司希望超越NIH的研究，并推進(jìn)接受FDA審查的試驗(yàn)。雖然許多早期植入物將用于ALS患者，但人們認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)也應(yīng)該惠及中風(fēng)、脊髓損傷或多發(fā)性硬化癥等疾病的患者。

Oxley 是一名擁有神經(jīng)科學(xué)博士學(xué)位的醫(yī)生，他在澳大利亞長(zhǎng)大并在那里開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)，然后將他的公司搬到了布魯克林。他希望通過這個(gè)手術(shù)來表明該手術(shù)與現(xiàn)有的圍繞支架和起搏器的手術(shù)非常相似，可以由數(shù)千名醫(yī)生定期進(jìn)行手術(shù)。他說，“我覺得我們已經(jīng)突破了這個(gè)障礙，人們可獲得它。”

Synchron 已經(jīng)籌集了超過 7000 萬美元，投資者包括Khosla Ventures 和 Neuralink 前總裁 Max Hodak。知名BCI專家Thomas Reardon也是投資人，他曾在一家被Meta platform Inc.收購(gòu)的初創(chuàng)公司開發(fā)相關(guān)技術(shù)。

該公司的非侵入性方法確實(shí)存在一些缺陷。由于支架被放置在血管中，它的電極不像Neuralink公司開發(fā)的植入物那樣靠近神經(jīng)元，這使得它的信號(hào)不那么清晰。

在未來的幾個(gè)月或幾年里，Synchron的目標(biāo)是縮小設(shè)備的尺寸，同時(shí)提高它們的計(jì)算能力。如果成功，該公司將能夠在每個(gè)患者大腦的不同部位放置大量的支架，讓它們執(zhí)行更多的功能。Oxley 預(yù)計(jì)，他的技術(shù)將有助于產(chǎn)生大量關(guān)于大腦如何工作的新數(shù)據(jù)和見解，并可能導(dǎo)致包括精神健康問題在內(nèi)的一系列疾病的突破。“我覺得我們正處于大腦解碼復(fù)興的開端。”

參考：https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-07-18/brain-computer-interface-company-implants-new-type-of-device