腦機介面技術的醫療應用與倫理挑戰 - 新浪新聞

基於腦深部刺激器的閉環腦機介面技術，可以同時實現對神經活動的記錄、分析與調控，除運動功能外，還有望實現對睡眠、情緒等的調控，並應用於抑鬱症等精神 ... 微博|客戶服務|新浪網 首頁 即時 政治 社會 娛樂 國際 生活 旅遊 科技 體育 財經 綜合 氣象 熱門 綠色永續 俄烏戰爭 POP！微博 最新雜誌 財經新聞> 北京新浪網 腦機介面技術的醫療應用與倫理挑戰 北京新浪網 (2021-12-2112:03) 分享| 近年來，隨著以人工智慧技術為核心的第四次技術革命深化發展，腦機介面技術已經成為美國、歐盟、日本、韓國、澳大利亞等發達國家優先支持發展的創新型技術之一，成為我國腦計劃「一體兩翼」、「十四五」規劃中「腦科學與類腦研究」領域重要的戰略前沿技術之一。

許多國家以政策驅動與資金投入相結合的方式，正在促進腦機介面技術「產學研醫」一體化的發展。

腦機介面技術既能通過測量和提取人腦中樞神經系統信號，實現對外部設備的操控，也能通過外部設備對神經系統的刺激和神經反饋，實現對中樞神經系統的調控，使得人腦與外部設備之間形成具有神經反饋調控的閉環系統，實現人機或腦機的智能融合，並使我們能夠更好地理解、增強、改善或恢復中樞神經系統及其與外界的交互作用，因而在醫療康復、教育、軍事、娛樂、智能家居、智慧商業等領域有著廣泛的應用前景。

但與此同時，我們也必須看到，腦機介面是一項快速發展的新型技術，缺乏規範和有效監管的推廣應用，會帶來很多的安全風險與倫理挑戰，非常值得關注。

但限於篇幅，本文只探討腦機介面技術在醫療應用中可能存在的安全風險和倫理挑戰問題。

一、腦機介面技術的內涵與外延腦機介面技術可以從狹義和廣義兩個層次來定義。

狹義的腦機介面技術是指將人的大腦與外部設備相連的技術；廣義的腦機介面或神經介面技術是指通過一定方法對中樞神經系統的活動進行測量，「並將其轉換為替代、恢復、增強、補充或改善自然中樞神經系統輸出的系統，從而改變中樞神經系統與其外部/內部環境正在進行的交互」（JonathanR.Wolpaw等，2012）。

1977年，美國加州大學洛杉磯分校的雅克·維達爾（JacquesVidal）教授通過提取視覺誘發電位，完成了通過腦電對屏幕上游標樣物體的控制，這是腦機介面最早的實驗室實現形式，也意味著腦機介面從科學幻想階段進入了科學研究階段。

在接下來的幾十年裡，腦機介面技術在中樞神經系統信號的獲取和解碼、對外部設備的控制及應用場景等方面，都有了很大的進展，研究規模也不斷擴大。

從技術層面來說，腦機介面系統涉及神經信號採集、通信傳輸、介面控制、信號處理與機器學習、外部設備與機器人控制、神經反饋以及腦機介面範式優化與創新等眾多技術領域。

腦機介面技術的發展得益於其他學科技術的進步。

高精度腦電、功能近紅外光譜、功能性磁共振成像、腦磁圖等腦成像技術為無創腦機介面提供了更多的可選模式；微電極陣列、腦深部電極等植入式設備使有創或微創腦機介面可以獲得更高精度的神經信號；人工智慧技術的發展促進了我們對神經活動的理解、對神經反饋的運用、對外部設備的控制以及腦機介面範式與應用領域的不斷拓展。

與此同時，腦機介面的發展也推動了相應技術領域的不斷進步，比如，中紅外成像、新型微電極陣列或晶元、柔性電極、光遺傳等技術應用於人的腦機介面；學術界與產業界在新型植入式設備及相應的植入手術機器人研發、信號通信與處理方面不斷創新；新的機器學習、尤其是深度學習演算法不斷出現；新的腦機介面範式與應用領域也不斷擴展。

由此，腦機介面的研究與應用帶動了材料、器件、晶元、通信、系統設計、演算法、範式等多領域技術的創新，從而相互促進、協同發展。

從學科角度來看，腦機介面技術是多學科交叉融合的研究領域，涉及生物醫學工程、電子工程、材料科學、醫學、神經科學、認知科學、心理學、人工智慧等眾多學科。

以神經科學為例，腦機介面技術正成為研究神經科學基本問題的重要途徑。

基於運動範式的腦機介面技術有助於闡明感覺運動控制的神經機制，進而又可以依據新的科學發現來改進腦機介面技術的設計。

通過腦機介面技術可以部分重塑大腦功能，為研究大腦可塑性、學習、記憶、情緒等問題的神經機理提供幫助。

腦機介面技術也為認知科學和心理學研究提供了新的實驗工具，在視覺、聽覺、注意力、想像、言語、情感、行為等研究中發揮作用。

未來，腦機介面技術作為腦機智能融合的體現，不僅在腦科學與人工智慧等多學科交叉領域內受到廣泛關注，而且將會使人類步入人類智能與機器智能共融的時代。

二、腦機介面技術的醫療應用腦機介面技術在醫療康復領域得到了很好的應用，成為提高患者生活質量和減輕家庭成員心理壓力的一種重要途徑。

基於植入式微電極陣列的腦機介面技術，已成功通過對運動想像、肢體運動意圖的解碼，實現對機械臂、假肢、輪椅或計算機的操控，從而幫助截肢、癱瘓、「漸凍症」等患者完成部分運動功能的替代與增強。

美國斯坦福大學團隊近期開發的基於英文字母書寫想像的腦機介面打字系統，利用深度學習，實現了每分鐘90字元的快速輸入。

在腦卒中患者的康復訓練中，通過無創的頭皮腦電，識別患者真正的運動意圖，從而控制康復訓練設備，在臨床上被證明可以有效的提升康復訓練的效率。

基於神經反饋的腦機介面系統，如對截肢患者進行觸覺刺激反饋，可以使患者產生更好的感知。

腦機介面技術在運動功能康復領域的重要作用獲得了學術界、醫學界以外的廣泛社會關注。

美國著名企業家馬斯克（ElonMusk）成立的Neuralink公司，旨在通過神經科技與腦機介面技術，通過植入式晶元，幫助大腦和脊髓損傷患者恢復所喪失的運動能力。

基於腦深部刺激器的閉環腦機介面技術，可以同時實現對神經活動的記錄、分析與調控，除運動功能外，還有望實現對睡眠、情緒等的調控，並應用於抑鬱症等精神類疾病的治療。

基於腦機介面系統的神經反饋訓練，已被應用於自閉症、多動症等多種神經疾病的干預與康復研究中。

腦機介面系統為神經系統疾病患者提供了新的與外界交互的橋樑與媒介，也為臨床治療與康復提供了新的途徑，未來也將在更多如篩查、監護、診斷、認知功能改善等領域發揮更多的作用。

三、腦機介面技術的安全風險及倫理挑戰腦機介面技術在為人類發展創造了新契機的同時，也會帶來了新的安全風險與倫理挑戰。

首先，植入式電極需通過手術進行植入，涉及手術安全風險。

電極本身的生物安全性需要嚴格考量。

因為植入后的電極可能發生生物（免疫或感染）反應，並在電極周圍形成神經膠質疤痕組織，使可記錄到的神經信號大大衰減。

為此，我們需要制定相應的評估標準，來評估患者或用戶在使用腦機介面技術或產品過程中有可能出現的安全風險等問題。

此外，我們還需要對腦機介面系統進行安全性權衡。

例如，具有神經反饋與調控的腦機介面系統，可刺激神經元產生活動，在極端情況下，個人可能無法將自我產生的神經活動模式與人工或替代模式區分開來。

這類腦機介面在治療、替代或恢復某些受損功能的同時，也可能會使人產生幻覺。

其次，高精度的腦機介面系統可以讀取大量的中樞神經活動信息，在增強或恢復運動、認知等功能的同時，不僅涉及更多的個人隱私，而且也會產生新的神經倫理學問題。

例如，即使在患者已經知情同意的情況下，讀取瞬間的運動意圖並操控外部設備或者，讀出可能不會自然發生的潛在動作（例如言語）等，是否符合人的意志或社會倫理道德。

另外，腦機介面技術在應用中會產生大量的神經活動數據，如何規範而有效保護個人的神經數據，監管神經數據的使用，也是腦機介面技術目前在臨床化和商業化過程中亟待解決的重要問題。

最後，相關倫理問題還涉及腦機介面技術的適用或運作範圍。

當前已實際應用的腦機介面技術多專注於功能的恢復、改善或替代，但未來腦機介面技術在功能的補充與增強方面也將有長足的發展。

隨著大腦功能和神經機制不斷被揭示，腦機介面系統可能將功能增強至超越自然的水平。

這就涉及增強的限度、安全性與公平性等問題解決此類問題需要醫生、科學家、工程師、倫理學家、政府監督機構和患者權益團體進行密切對話與合作，來共同制定可操作性的倫理準則。

四、結語腦機介面技術通過在腦與機器之間建立連接，可以深度參與腦功能替代、恢復、增強、補充以及改善的過程，雖然可以為功能損傷患者的醫療與康復帶來了福音，但在認知控制的情況下的神經激活將可能會改變大腦狀態，影響人的情感、體驗、自主性和個性等，因而降低知情同意的有效性。

腦機介面技術除了在醫療應用中會帶來這些神經倫理和醫學倫理挑戰之外，還有可為人類更加便捷的操控「物聯網」上的設備提供極大的便利，實現日常生活中的腦機智能融合，從而帶來社會倫理的挑戰。

腦機介面技術的發展還推動或催生了相應產業的出現，以Neuralink為代表的致力於腦機介面相關軟硬體及其產品研發的高科技公司已成為新的投資風口，這些新型的商業化發展還會帶來更深層次的商業倫理問題。

作為跨學科交叉融合、併產生廣泛社會影響的前沿技術，腦機介面的發展需要科研、產業、政策、監管等社會各層面的關注與推進。

基金項目：本文是國家社會科學基金重大項目「當代新興增強技術前沿的人文主義哲學研究」（20ZD045）的階段性成果。

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