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[AI书房] 第10章 传统强者与新挑战者
读脑者:Neuralink与人类最后的革命
第10章 传统强者与新挑战者
金京镇
一、Blackrock Neurotech:犹他阵列与九年长期植入记录
那是白宫的一场活动。一位坐在轮椅上的年轻人正在等候巴拉克·奥巴马总统。内森·科普兰(Nathan Copeland)。十年前的一场车祸让他颈部以下完全瘫痪。总统走上前伸出拳头,科普兰没有用自己瘫痪的手,而是操控机械臂完成了碰拳。令人震惊的是接下来发生的事。科普兰通过自己的大脑,直接感受到了机械手指尖传来的总统皮肤的触感。机械装置采集的触觉信息被转化为电信号,传递到了他大脑中的感觉皮层。这是人类历史上第一次,机器的感觉被直接输入人脑的瞬间。
这一幕奇迹般的场景背后,并非伊隆·马斯克的Neuralink。在盐湖城的一间实验室里,Blackrock Neurotech已经默默耕耘了二十多年。当Neuralink在华丽的舞台上吸引大众目光时,Blackrock早已筑起了一道由数十年临床数据构成的巨大壁垒。
Blackrock的核心武器是一块叫做犹他阵列(Utah Array)的微型芯片。1989年,犹他大学的理查德·诺曼(Richard Normann)教授设计了这个装置,尺寸仅为4毫米见方,比衬衫纽扣还小。在显微镜下观察,96到128根硅针像梳齿一样竖立着,形似微缩版的钉床。这些针刺入大脑皮层约1.5毫米深,在最近距离捕捉神经元发射的电信号。相当于把耳朵紧贴在大脑的低语旁边。
犹他阵列之所以成为BCI研究的标准,原因在于信号质量。在头皮上贴电极的EEG,好比在音乐厅外面听演出,声音穿过墙壁和空气后变得模糊。而犹他阵列则像坐在音乐厅最前排,连每件乐器的声音都能分辨清楚。这意味着它能直接记录单个神经元的放电,也就是所谓的尖峰信号。正是这种清晰的信号使精密解码成为可能。精细控制机械臂、用意念敲键盘、恢复失去的触觉,所有这些的起点都在于信号质量。
Blackrock Neurotech最强大的资产,是经过时间验证的信任。在医学界,尤其是涉及大脑的技术领域,「最新」这个词往往等同于「未经验证」。而Blackrock的系统从2004年启动的BrainGate临床试验开始,二十多年来持续证明着自身的安全性。据公司方面介绍,全球35名以上的植入式BCI患者
中,有31人使用的是Blackrock技术。累计超过3万天的人体植入数据已经积累起来。这是任何初创公司都难以追赶的领域。
有一个数字:9年。这是Blackrock的犹他阵列在一位患者大脑中正常运行的时间。大脑并不欢迎异物。免疫系统会把芯片识别为入侵者,用疤痕组织将其包裹。在高温、潮湿、充满盐分的环境中,电子设备极易腐蚀。在如此恶劣的条件下坚持了将近十年,堪称工程学上的奇迹。2025年7月发表的一项研究显示,对参与BrainGate临床试验的14名患者的20个犹他阵列数据进行分析后发现,平均有35.6%的电极成功记录到了神经尖峰信号,而在长达7.6年的时间里,信号质量的衰减仅为7%。
当然,局限性同样明显。犹他阵列由坚硬的硅材料制成,不具备柔韧性。当大脑在颅骨内产生微小移动时,可能对组织造成细微损伤。随着时间推移,疤痕组织包裹电极,信号质量可能下降。传统系统还需要通过头部外露的金属接口以有线方式连接。这个被称为基座(Pedestal)的装置增加了感染风险,也限制了患者的行动自由。研究人员下班后,患者就得交还自己那神奇的能力,重新回到沉默之中。
Blackrock正在为此准备转变。2022年末,公司发布了名为Neuralace的下一代系统。该装置目标是实现10,000个以上的通道,采用纤薄柔性结构,能够紧贴大脑的曲面。这是对Neuralink N1芯片的正面挑战。2024年4月,加密货币企业Tether向Blackrock投资2亿美元,成为大股东。公司估值约为3.5亿美元。借助这笔资金,Blackrock正在推进名为MoveAgain的全植入式无线BCI系统的商业化,为患者在家中也能自由使用设备的未来做准备。
Blackrock的理念与Neuralink截然不同。当马斯克梦想着覆盖整个大脑的数万通道以及与AI的融合时,Blackrock专注于患者明天就能用上的现实工具。联合创始人马库斯·格哈特(Marcus Gerhardt)曾这样说过:「我们写的不是科幻小说,而是处方。」不是要把人变成超越性的存在,而是恢复失去的功能,让人重新过上平凡的日常生活。吃饭、喝水、感受爱人的触碰。Blackrock追求的创新,触及的是最基本的人性回归。
如果说Neuralink是如暴风般席卷而来的革命军,那么Blackrock Neurotech就是长年守护疆土的坚固城主。BCI领域的一切创新都建立在Blackrock过去二十年铺就的道路上,这一点无法否认。问题是,仅凭过去的遗产能否守住未来?面对硅谷的速度和资本,这位传统强者该如何抉择?答案仍在书写之中。
二、Precision Neuroscience:脑表面超薄薄膜Layer 7
2023年春天,纽约一间神经外科手术室里。本杰明·拉波波特(Benjamin Rapoport)博士没有大面积打开患者的颅骨。他在颅骨上制造了一条不到1毫米的微小缝隙,然后将一片黄色的薄膜从缝隙中推入。就像把信纸悄悄塞进信封一样。薄膜沿着大脑褶皱的表面滑行覆盖。这片薄膜的厚度仅为人类头发直径的五分之一。这就是Layer 7皮层接口首次人体植入的场景。
拉波波特并非一位普通医生。他曾是与伊隆·马斯克共同创立Neuralink的八位创始成员之一。他在MIT学习电子工程,在哈佛医学院攻读神经外科,是少数能同时驾驭技术与医学语言的人才。然而他离开了Neuralink。原因是安全理念上的根本分歧。Neuralink的方式,即电极刺穿脑组织的方式,不可避免地会造成微小的脑损伤。拉波波特把希波克拉底誓言的第一句话奉为脑工程的第一原则:首先,不伤害患者。
他找到的答案是不刺穿大脑,而是覆盖大脑。2021年,他创立了Precision Neuroscience,开发了一种紧贴脑表面的超薄电极薄膜。大脑皮层由六层细胞构成。Precision希望自己的电极不是刺入大脑,而是像第七层一样温柔地包裹脑表面。所以取名Layer 7。
Layer 7的技术创新可以归结为几个方面。第一是超薄。这片由聚酰亚胺柔性材料制成的薄膜,厚度仅为人类头发直径的五分之一。薄,不只是美学问题。放置在脑表面的电极如果又厚又硬,呼吸、脉搏、姿势变化引起的微小运动就会产生摩擦和压迫,进而导致炎症和损伤。薄而柔软的薄膜能自然顺应大脑的弧度,把这种负担降到最低。
第二是高分辨率。这片小小的薄膜上集成了1,024个微电极,通道数与Neuralink的N1芯片相当。其密度远高于传统的脑表面电极ECoG网格,可以像高分辨率影像一样绘制大脑的电活动地图。Precision在2024年还公布了拥有4,096个电极的下一代版本。
第三是微缝隙手术法。Neuralink需要在颅骨上钻出硬币大小的孔洞,Blackrock需要刺入脑组织,而Precision只需在颅骨上制造一条极细的缝隙,然后像把纸片滑入信封一样将薄膜推入。整个过程中脑组织完全不受损伤。
第四是可逆性(Reversibility)。这是拉波波特最为强调的一点。刺入式电极在取出时有很大的组织损伤风险。而贴附在脑表面的Layer 7只需轻轻拉出即可。脑组织完好无损地保留下来。当技术
升级或出现问题时,能够对患者说「将来想取出随时可以」,这在临床场景中极大地降低了心理门槛。
2025年3月30日,Precision Neuroscience获得了FDA的510(k)许可。这款被命名为Layer 7-T的装置获批可植入使用最长30天。公司方面表示,这是开发下一代无线BCI的企业中首个获得完整监管批准的。凭借这一许可,Precision可以在术中脑映射等临床应用中销售该装置。CEO迈克尔·梅格(Michael Mager)说,公司成立四年,从构想到FDA批准一步到位。
2025年10月,Precision在学术期刊Nature Biomedical Engineering上发表了关于首批人类患者体验的论文。在临床试点中,Layer 7系统成功以约80%的准确率检测到了患者试图说话时产生的脑电波模式。这一结果仅用了4分钟的训练数据和54段语音录音便达成。截至论文发表时,Precision已为50名以上的患者植入了Layer 7,并在美国6家主要医疗机构开展长期使用研究。
Precision的策略不是硅谷式的速度战,而是走医疗器械的正统路线。他们的系统设计为可以直接利用医院现有的设施和设备。不需要另外购买昂贵的手术机器人,神经外科医生也不用花几个月去学习新术式。这正是拉波波特的理念:最好的技术,是能自然融入现有环境的技术。
Layer 7的市场意义在于打破了侵入式与非侵入式的简单二分法。侵入式信号好但手术负担大,非侵入式安全但带宽有限。Precision在两者之间开辟了新的位置。拉波波特称之为「金发姑娘方案」(Goldilocks solution)。不太热也不太冷,温度刚刚好。比非侵入式强大得多,又比完全侵入式安全得多,是一个最优平衡点。
当然,疑问也存在。从脑表面读取的信号能否像从脑内直接读取那样丰富?它听到的不是单个神经元的尖峰放电,而是数千个神经元的合唱。这能实现足够精细的解码吗?Precision相信可以。但这一证明仍在进行中。30天的批准期限不是终点,而是第一步。刺穿大脑的大胆冒险,与覆盖大脑的审慎路径,这两种理念的较量将成为决定BCI未来走向的关键分岔点。
三、Paradromics:高带宽Connexus与FDA
在德克萨斯州奥斯汀的烈日之下,CEO马特·安格尔(Matt Angle)领导的Paradromics一直在低调而扎实地准备着挑战。这家公司的信条很直接:带宽就是力量。如果说BCI行业正在进行一场网速竞赛,那么Paradromics等于宣布要铺设光纤。
人类大脑每秒生成海量数据。当我们打算说出一个词的时候,大脑运动皮层中数万个神经元以精密的模式释放电火花。这些是指令:嘴唇该怎么动,舌头该放在哪里,声带该如何振动。如果说过去的BCI是在这股巨大的信息洪流中用一根吸管吸取信息,那么Paradromics要做的,是接上一根消防水管。
他们开发的Connexus BCI是这一理念的结晶。400多根铂铱电极被植入大脑皮层表面正下方。每根电极比人的头发还细。这些电极直接测量单个神经元的动作电位,即尖峰信号。与Neuralink使用柔性聚合物丝不同,Paradromics选择了在医疗器械中经过数十年验证的铂铱材料。安格尔CEO主张,要在大脑内部严酷的环境中长期耐受,就需要经过验证的材料。
Connexus的结构颇为独特。植入大脑的皮层模块、在颅骨内处理信号的颅内集线器,以及植入胸腔通过无线方式向外传输数据的收发器,共同组成一个完整系统。大脑产生的信号传递到胸部的接收器,再从那里穿透皮肤无线传输到外部计算机。整个过程在毫秒级别内完成。
Paradromics瞄准的第一个应用领域是语言恢复。试想一下那些因渐冻症(ALS)或脑卒中而无法说话、也无法书写的患者。他们的大脑仍在活跃运转。有想说的话,有想传达的情感。只是信号无法到达嘴唇和舌头。Paradromics要做的,是为这条断裂的桥梁修建一条替代通路。从大脑中读取说话的意图,将其转化为文字或合成语音。
人类自然对话的速度大约是每分钟150个单词。现有BCI实现的沟通速度远远达不到这个水平。用光标移动逐个选字的方式太慢了。眼球追踪系统同样令人焦躁。Paradromics的目标是每秒200比特以上的信息传输速率。这比现有任何BCI都要高。它的目标已超越字母或词语层面,指向接近连续语音的复杂输出。
在监管层面,Paradromics树立了一个重要里程碑。这家公司两次获得FDA的突破性医疗器械(Breakthrough Device)认定。
第一次是针对丧失语言能力患者的沟通恢复,
第二次是针对严重运动功能障碍患者的计算机控制能力恢复。
突破性医疗器械认定并非批准。但它意味着FDA认可该技术在治疗危及生命或不可逆疾病方面具有潜在的革新性。在开发和审查过程中,企业能获得FDA的密切支持。
2025年6月,Paradromics成功完成了首次人体记录(First-in-Human Recording)。密歇根大学神经外科医生马修·威尔西(Matthew Willsey)博士团队在癫痫手术中临时植入Connexus,记录了高分辨率的神经信号。装置在20分钟内安全植入,完成记录后无损取出。安格尔CEO这样说:「这次手术是Paradromics的关键转折点。我们现在成为了一家进入临床阶段的企业。」
2025年11月,Paradromics宣布获得FDA的IDE(研究性器械豁免)批准,将启动Connect-One早期可行性临床试验。这家公司
成为了完全植入式BCI语音恢复领域中首个获得IDE批准的企业。2026年第一季度起,将以两名患者为对象开始临床试验。患者将从UC Davis、麻省总医院和密歇根大学三个临床站点招募。他们是因严重运动障碍而语言和肢体活动受到严重限制的人群。
安格尔CEO信心十足,公开批评Neuralink装置的局限也毫不犹豫。2025年10月,他发布了一篇题为「Neuralink装置的局限」的长篇博客文章。他宣称:「2026年第一季度,我们将携带拥有世界顶级工程水平的脑机接口进入临床。这才是患者应该得到的装置。」
当然,并非一片坦途。Paradromics的方法侵入性较高。将电极深植入脑组织意味着手术负担、装置耐久性和组织反应风险。散热问题同样存在。高性能芯片不可避免地产生热量,而大脑是一个对热敏感的器官。如果无法解决这个问题,长期使用便无从谈起。
Paradromics的胜负将在高带宽真正转化为临床效用的那一刻见分晓。患者能否更快、更省力地说话?能否降低错误率,在日常生活中使用?其成果能否被证明为真正的医疗价值,即恢复生活自主性?突破性器械认定和IDE批准,意味着他们已经登上了擂台。在数据即力量的时代,他们那套从大脑中尽可能干净地提取最大量数据的策略,正贯穿BCI竞争的核心地带。
四、Kernel:非侵入式fNIRS头盔的消费市场挑战
硅谷亿万富翁布莱恩·约翰逊(Bryan Johnson)以特立独行闻名。他每年投入数百万美元,试图将自己的身体年龄逆转到18岁。每天吞下数十粒营养补剂,每晚测量自己所有的生物数据。这个名为Blueprint的逆龄项目,使他成为科技界最极端的生物黑客。就是这样一个人,在2016年拿出自己超过5,000万美元的个人资金,创立了Kernel。
Johnson的问题很朴素。我们每天测量心率、血糖,却从不测量大脑,而大脑才是我们存在的核心。智能手表能告诉我们步数和睡眠规律,却无法告诉我们抑郁症正在萌芽、认知功能正在下滑、注意力正在涣散。Kernel描绘的未来,是一个拥有「心灵体温计」的世界,一个能随时测量大脑健康状态的世界。
Kernel走的是一条与前述三家公司截然不同的路。不需要打开颅骨,不需要手术机器人,也不需要无菌室。他们造出来的,是一顶头盔。这个外形像自行车头盔或未来感头戴设备的装置叫Kernel Flow,站在非侵入式脑机接口的最前沿。
Kernel Flow使用的是一种叫时间分辨功能性近红外光谱(TD-fNIRS)的技术。原理是这样的:头盔向大脑发射近红外激光,脉冲极短,不到150皮秒。这束光穿过头皮和颅骨,抵达大脑皮层表面后反射回来。通过分析光线返回所需的时间和被吸收的程度,就能得知脑血管中氧浓度的变化。大脑某个区域活跃时,富含氧气的血液会涌向那里。Kernel Flow捕捉这些微小变化,绘制出大脑活动的地图。这是一种不通过电信号、而通过血流来读取心智的技术。
Kernel Flow头盔重约2公斤。分布在头部两侧的52个模块内,集成了激光光源和光探测器。每个模块包含一个激光源和六个呈六边形排列的探测器。整个系统提供超过3500个测量通道,覆盖整个大脑。采样速度可达每秒200次以上,实时监测大脑活动。
过去的TD-fNIRS设备体积庞大,能占满整间房间,价格高达数十亿韩元。患者必须到医院去,一动不动地坐着才能完成测量。Kernel的突破在于,把这套巨大的实验室设备缩小到可以戴在头上的尺寸,并从实验室里搬了出来。根据2022年发表在《生物医学光学杂志》(Journal of Biomedical Optics)上的研究,Kernel Flow
在保持与传统台式TD-fNIRS系统相当性能的同时,实现了便携性。
局限性当然是明摆着的。隔着颅骨用光线测量的信号,分辨率远低于将电极植入大脑的方式。看不到单个神经元的活动。仅凭意念精确控制机械臂,以目前的技术水平还难以做到。近红外光的吸收率还会因发色和肤色而异。如何在不同毛发和肤色条件下保证测量精度,仍是一个待解的课题。
那么Kernel瞄准的到底是什么?他们锁定的市场和传统医疗脑机接口不同。一条线是临床与研究:以非侵入方式跟踪抑郁症患者的治疗进展,定量测量药物对大脑的影响。FDA已批准利用Kernel Flow测量氯胺酮等精神类药物脑部效应的研究。如果能在药物临床试验中用客观指标呈现疗效,研发成本和时间都将大幅缩减。
另一条线是消费市场:实时可视化冥想效果,用数据量化注意力训练成果,提前捕捉认知衰退的早期信号。就像智能手表显示心率一样,Kernel想做的是一款能显示大脑活跃度的可穿戴设备。但现实还远未到来。Kernel开发者页面上标注的Kernel Flow系统售价为117,200美元,税费和运费另计。这一个数字就足以暂时关上消费市场的大门。Kernel瞄准的并非眼下普通人购买头盔的市场。他们的策略是迂回路线:先将设备标准化,大规模采集数据;再用数据建立基于大脑的生物标志物;等临床价值得到验证,最终以更轻便、更低价的形态走向大众。
2023年推出的Kernel Flow 2在前代基础上实现了跨越式升级。它将TD-fNIRS与EEG(脑电图)功能整合在一起,能同时测量血流变化和电信号。用户友好的界面、自动质量报告、实时数据处理等功能也一并加入。产品正在从纯研究工具,向临床研究优化的方向演进。
Kernel面对的挑战不只是技术层面的,更是文化层面的。这不是要入侵或操控大脑,而是通过测量和理解大脑,让人类改善自身。Bryan Johnson说过:我们照镜子是为了认识自己,但镜子只能映出外壳。Kernel要成为映照内在的那面镜子。
这是一场不在手术台上、而在客厅沙发上展开的脑机接口革命。Kernel正以最安全、最大众化的方式叩响后人类时代的大门。这扇门会不会打开、什么时候打开,尚不可知。但有一点是清楚的:如果说Neuralink、Synchron、Blackrock、Precision、Paradromics的目标是服务于重度残障患者的医疗器械,那么Kernel正在试验的,是一个覆盖到健康人大脑的全新层级的神经科技生态。每个人都能看见自己大脑内部的世界,那究竟是福是祸,取决于我们如何去使用它。