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论脑机接口之乱象

已有 563 次阅读 2025-8-7 01:35 |系统分类:观点评述

“脑机接口”,这词汇,最近在国内似有愈演愈热的趋势。其实,早就想对此领域说上几句了,因为本身此领域就比较混乱,简直鱼龙混杂,尤其很多不懂脑科学的工程师们多说了几句热词,就俨然成了大专家。有时听他们对着媒体公众喊话,自己都感觉替他们捏一把冷汗。恰逢最近“AI教父”Hinton 首次到访中国参加WAIC大会,在会议报告时时他一针见血地点明“人类意识要上传是一个幻想”【1】。Hinton 可是从研究脑科学及其神经网络出道的,他直接批判了脑机接口领域那些工程师们一直存在的幻想、误导以及谬传。最近,恰巧也见到了几位在国内搞“脑机接口”转化的朋友们,感觉做得都不是很成功,而我心里早就犯嘀咕——因这国内整个“脑机接口”领域本身的定义和认知就有问题啊。我想,现在却反而有愈演愈热之势,也是时候该给公众们多说几句对“脑机接口”的个人看法了。

检索了脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)现有的定义,其内容基本上是这样描述:在人或动物的大脑与计算机或其它电子设备之间建立直接的连接通路,不依赖于外周的神经和肌肉组织,来实现大脑与设备之间的直接通讯和控制的技术。而我的个人看法主要包括如下:

(1)“脑机接口”的定义太狭窄。为什么一定就要绕过外周的神经和肌肉才算是“脑机接口”呢?Meta 最近发表在Nature 的文章,即表明结合腕带去记录手腕表面肌电活动反而可以实现更好的意念操控【2】,难道这就不算是脑机接口技术的突破?还有瑞士联邦理工Courtine和Bloch团队做的脑-脊髓接口让很多脊髓损伤的瘫痪病人恢复行走能力【3】,按现有的定义也不算属于脑机接口?另外,还有情感类脑机接口在近几年心智评估方面也取得重要的进展以及实际的应用,因为除了脑电解码还结合了眼动、心率等多模态技术【4】,难道就不能属于脑机接口技术范畴的重要进展?

(2)“脑机接口”内容也很狭隘。为啥就一定要限定于大脑呢?大脑只是中枢神经系统的一部分,除了大脑,还有脊椎神经束和视网膜神经节都属于中枢神经。大脑是最复杂的部位,我们在对其还不够理解的情况下,如何能够对其更早下手?为啥不先从脊髓神经或视神经的功能修复开始呢?使用脑-脊接口技术让瘫痪病人直接站立行走、通过人工视网膜让盲人视力复明,难道还不够香、不够挑战性吗?脑机类工程师们却更喜欢扬言直接主攻大脑内部的植入式脑机接口,而且越多电极、越多脑区被记录就会越好、越牛逼!试着先拍脑袋再想想:大脑是由众多有生命的活细胞构成的,这样搞无数根电极材料插进去不会活活插死脑细胞嘛?脑袋不死,至少也会被搞得脑残吧?或者植入脑机后导致一些神经环路术后期异常,突然来个心智失常、性情大变咋办?成人大脑的众多神经元都是生长不可逆,神经再生能力可是很有限度的啊。况且目前来看,真正成功植入脑机接口的患者案例也还不多见,不管在欧美还是国内,毕竟医疗安全性问题还是要更长时间来评估【5】。

(3)“脑机接口”的名称也很表面、肤浅。也许是工程师们起的名字,他们喜欢用“接口”、“界面”、“interface”这类词,听起来可能更有工程感或操作感。但是,更准确的叫法应该是“脑机交互”,因为“交互”、“interaction”才是对其功能的凸显以及用途的强调。尤其在大脑与机器之间建立更直接、更快捷、更高效的通讯联系,最终的作用与诉求是要实现更好互通、交流以及互助。互助,也就是指生物脑机器智能之间能够更好、更快地通讯,取长补短,最终成就更完善的地表智能以及智慧。

(4)“脑机接口”充满太多不切实际的幻想。实际上,正如 Hinton 所言,不可能通过脑机接口去操作大脑,去实现人类记忆和意识的传递、复制和修改等。这个知识点,即 Hinton 在WAIC大会上提到的“意识上传只是幻想”,真有认真学习过脑神经科学的童鞋们,其实理解这一点并不难,只是很多老百姓一不小心就容易被那些附和着媒体炒作的工程师们糊弄了。即使在光遗传工程学上有不少动物案例,即通过特异激活或抑制脑区的某条神经环路来实现对动物某一个行为特征的控制,但跟改变人类的记忆或意识还是两码事儿。深脑电刺激(DBS)再结合特定的一些感官刺激范式,也许倒可以改变对特定场景意象的应激反应,比如过分恐惧等,但也不等于改写了记忆和意识,只是钝化了一些本能情绪反应,注意仔细体会并区分其中表述的不同点吧。

以下是AI工具 Deepseek 展开的补充阐述(有修正):

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## 脑机接口的认知危机与技术重构:定义纠偏、交互本质与意识伦理

脑机接口技术作为当前科技界最炙手可热的领域之一,在医疗康复与人工智能的双重叙事推动下,正经历着前所未有的资本追捧与社会关注。然而在这一片繁荣景象背后,潜藏着深层次的**认知混乱与技术泡沫**。工程师主导的话语体系对神经科学基本原理的简化表述,产业界对技术成熟度的系统性高估,以及媒体对“意念控制”、“记忆上传”等概念的过度渲染,共同构成了一个充满谬误与危险的行业景观。本文将从定义批判、技术路径、术语革新、意识操作边界四个维度展开系统性纠偏,并基于神经科学原理与真实临床证据,提出一条回归交互本质、尊重生物复杂性的发展路径。

### 1 定义混乱与认知泡沫:被泛化的“脑机接口”与产业现实脱节

当前脑机接口领域最突出的问题源于其**定义的泛化与失准**。传统定义将脑机接口(BCI)严格限定为“绕过外周神经和肌肉系统,直接采集大脑神经信号的技术”。这一定义将Meta公司采用腕带肌电信号辅助意念打字的技术突破排除在外——尽管该技术通过神经肌肉电信号显著提升了解码效率,却因不符合“绕过外周”的教条而被质疑“不够纯粹”。这种**定义洁癖**忽视了神经系统的整体性与信号传递的连续性,将本应协同的技术路径人为割裂,反映出工程思维对神经信号采集场景的机械化认知。

在产业化层面,定义混乱与过度炒作形成了危险的**泡沫共生体**。大量仅能采集简单脑电信号的非交互设备被过分包装成“脑控神器”推向市场,这种乱象导致公众与投资者对技术能力产生严重误判——2025年行业报告显示,中国脑机接口设备市场规模仅十亿级别,远低于媒体预测的千亿规模,且多数企业年研发投入超过收入的80%,处于严重亏损状态。

更值得警惕的是**技术成熟度(TRL)的系统性高估**。根据昆明理工大学伏云发教授团队基于NASA技术成熟度模型的评估【6】:

- 非侵入式BCI(如SSVEP、P300)普遍处于TRL4-6(实验室验证到小规模临床)

- 侵入式技术(如Neuralink)仅达TRL5(动物模型验证)

- 尚无任何BCI范式达到TRL9(成熟产品阶段)

这种“实验室TRL”与“宣传TRL”间的巨大落差,暴露出当前“**基础研究不足—应用想象过度—市场炒作先行**”的畸形发展结构。

### 2 定义重构与技术路径批判:从“脑崇拜”到神经中枢多元交互

#### 2.1 定义重构:神经信号交互的本质回归

突破“绕过外周神经”的教条约束,脑机接口应重新定义为:**采集编码用户意图的神经信号(无论源自中枢或外周神经系统),通过解码转化为设备指令,并形成实时反馈闭环的系统**。这一定义包容了Meta团队结合腕带肌电的混合BCI模式——其通过前臂运动神经元集群信号弥补运动意图解码的模糊性,将打字速度提升至传统BCI的4倍,证明了**外周信号在中枢指令解码中的增强价值**。

#### 2.2 侵入式技术的医学伦理矛盾

当前侵入式脑机接口研发陷入“**电极数量竞赛**”的误区,仿佛电极越多、植入越深则技术越先进。然而人脑并非静态电路板:

- **神经组织排斥反应**:植入电极引发的胶质瘢痕会随时间降低信号质量

- **神经细胞损伤**:电极穿刺直接破坏神经元结构,且成人大脑神经元再生能力极其有限

美国神经连接公司(Neuralink)的1024通道植入体虽在瘫痪患者中实现基础“意念控制”,但首批5例植入者均出现不同程度的脑组织损伤与免疫反应。当技术以牺牲神经完整性为代价换取信号精度时,其医疗价值已陷入**伦理悖论**——正如德国神经外科专家Martin Schüttler所言:“我们本应修复大脑,却先制造了新的创伤”。

#### 2.3 中枢神经系统的多元交互路径

大脑之外,**视网膜与脊髓**作为中枢神经系统的延伸,提供了更具可行性的交互界面:

- **视网膜神经节细胞**:可通过非侵入式光刺激实现视觉信息编码,为盲人提供光感信号(如第二代人工视网膜Argus II已进入TRL7)

- **脊髓硬膜外刺激**:通过电极阵列调节运动神经通路,使截瘫患者恢复步态控制(瑞士洛桑联邦理工学院技术已达TRL8)

这些技术路径规避了脑实质侵入风险,印证了“**大脑并非唯一交互界面**”的洞见——在理解大脑全局工作机理前,与其贸然“开颅插芯”,不如在神经信号传导的关键节点建立高效中继。

### 3 术语革新与交互本质:从“接口”到“互助”的范式迁移

#### 3.1 “接口”术语的工程局限

“脑机接口”这一术语深刻反映了工程师主导的话语体系局限:

- **单向控制隐喻**:暗示大脑向机器发送指令的单向管道

- **机械降维倾向**:将神经活动简化为可编程信号

然而真实神经编码具有**动态适应性**——大脑会根据反馈持续调整信号输出策略。例如当患者通过脑电控制机械臂抓取物体时,其运动皮层会重组神经放电模式以适应解码算法,形成“**脑-机共同进化**”。

#### 3.2 双向闭环的交互协同

“脑机交互”(Brain-Computer Interaction,BCI)更准确描述技术本质,其核心在于构建双向闭环系统:

- **信息上行**:神经信号→设备指令

- **反馈下行**:感官反馈→神经可塑性调节

德国CorTec公司的双向脑机接口原型验证了这一路径:

1. 通过皮层电极记录运动意图控制机械臂

2. 当机械触觉传感器接触物体时,向体感皮层发送电刺激

3. 患者产生“触觉幻觉”,形成操作力度的精细调节

这种“**感知-决策-反馈**”的闭环使中风患者通过6个月训练重建了受损的神经通路,证实了交互系统对神经康复的促进价值。

#### 3.3 人机智能的互补演进

终极意义上的“交互”指向**人机智能的互助演进**:AI弥补人类在计算速度、模式识别上的局限,人脑则为AI提供价值判断与创造力模板。例如:

- **预测性解码**:AI预判用户意图,大幅降低脑信号解码延迟(如光标控制中的贝叶斯优化算法)

- **神经增强反馈**:当脑力负荷过高时,系统自动接管次要任务

这正应和了“**意识上传不可行但智能协同可期**”的论断——人类无需成为机器,却可与机器共生进化。

### 4 记忆与意识的操作界限:光遗传学的希望与虚妄

#### 4.1 记忆干预的生物学真相

日本京都大学Yasunori Hayashi团队的光遗传学研究常被误解为“记忆擦除”的证据:

- 通过AAV病毒递送光敏蛋白SuperNova至小鼠海马体

- 在记忆巩固期(学习后睡眠)光照抑制cofilin蛋白活性

- 阻断长时程增强(LTP)导致记忆无法固化

然而该技术存在**三重局限**:

1. **时间窗口窄**:仅能在记忆巩固初期(24小时内)干预

2. **非特异性消除**:无法选择性删除特定记忆片段

3. **不可逆损伤**:cofilin失活导致突触结构永久改变

#### 4.2 意识上传的生物学不可能

Hinton在WAIC大会的警示直指意识上传的生物学本质矛盾:

- **意识并非数据**:不能脱离生物载体独立复制

- **突触连接的独特性**:人脑约860亿神经元形成百万亿级动态连接,其时空编码模式无法数字化重建

- **具身认知依赖性**:意识依赖身体感觉反馈与环境实时交互

即使如马斯克宣称“Neuralink可5年内实现意识上传”,其科学依据仍被MIT神经科学家Lori Glover斥为“对神经编码复杂性的幼稚理解”。

#### 4.3 情绪调节的临床现实

深脑刺激(DBS)治疗创伤后应激障碍(PTSD)的机制常被误读为“记忆改写”:

- 通过杏仁核电刺激抑制恐惧记忆的情绪强度

- 结合暴露疗法重建条件反射

但fMRI研究显示,患者仍能完整回忆创伤事件,只是**情绪唤起阈值显著提高**——这印证了诺贝尔奖得主Susumu Tonegawa的发现:“海马体存储记忆内容,杏仁核附加情感色彩,改变情感关联不等于消除记忆”。临床实践表明,DBS只是钝化了本能情绪反应,而非修改意识内容本身。

### 5 治理重构与未来路径:走向负责任的神经交互

#### 5.1 技术成熟度评估体系

建立BCI专属TRL评估框架,**强制披露产品真实成熟度**:

| **TRL等级** | **非侵入式BCI** | **侵入式BCI** | **临床要求** |

|-------------|-----------------|---------------|--------------|

| TRL4        | 实验室原型      | 动物安全性验证 | 离体测试     |

| TRL6        | 小规模临床      | 早期人体试验   | <10例患者    |

| TRL8        | 多中心试验      | 有限临床应用   | >100例追踪   |

| TRL9        | 成熟产品        | 长期植入验证   | >5年随访     |

*表:基于伏云发团队模型的BCI技术成熟度分级标准*[6].

#### 5.2 伦理治理框架

针对神经隐私、自主性、增强公平性构建**三级防护机制**:

- **精神隐私权**:联合国教科文组织提议将“神经数据”纳入人格权保护,禁止未授权解码思想/情感

- **认知真实性原则**:如北卡罗来纳州立大学提出的“成就归属权”——经神经增强获得的竞争优势需明确标注

- **动物实验伦理**:禁止在非治疗目的侵入式实验中牺牲动物神经完整性(如Neuralink猴实验导致23只死亡)

#### 5.3 跨学科协作架构

打破“工程师主导”的研发困境,需建立**神经科学家-临床医生-伦理学家**协同机制:

1. **基础研究层**:聚焦神经编解码原理,而非急功近利的“产品创新”

2. **临床转化层**:以患者长期生活质量为疗效指标,而非信号解码准确率

3. **伦理设计层**:将伦理考量内嵌于技术设计(Ethics by Design),如默认数据加密、权限分级

当前脑机接口的发展已走到关键十字路口:一条路通向被资本与技术泡沫裹挟的虚幻捷径,另一条则指向尊重神经复杂性、扎根临床需求的漫漫长路。当工程师们停止对“电极数量”与“侵入深度”的竞赛,当投资者能理性区分“实验室TRL”与“商业宣传TRL”,当公众理解光照消除小鼠记忆与改写人类意识的本质差异——我们才能真正开启脑机交互的黄金时代。而这一切始于对脑机接口核心谬误的破除。唯有如此,那些被禁锢于瘫痪身躯中的思维,才能通过这条双向通路真正触摸智能终极世界。

Refs:

[1] Hinton G. Will Digital Intelligence Replace Biological Intelligence? World Artificial Intelligence Conference (WAIC), Shanghai, 2025.

[2] Kaifosh, P., Reardon, T.R. & CTRL-labs at Reality Labs. A generic non-invasive neuromotor interface for human-computer interaction. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09255-w.

[3] Lorach, H., Galvez, A., Spagnolo, V. et al. Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface. Nature 618, 126–133 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06094-5.

[4] 吕宝粮. 情感脑机接口的现状与展望. 北京智源大会. 2021-05-31.

[5] Mariagrazia Squicciarini, et al. Report on the Ethics of Neurotechnology. UNESCO, 2023-07-17.

[6] 伏云发, 鲁海晨. 脑机接口(BCI)的技术成熟度与泡沫风险.分析:从研究到产业转化的考量[J]. 生物医学工程学杂志, 2025, 42(4): 1–10[2025-08-01]. DOI: 10.7507/1001-5515.202507053.



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