医疗|脑机接口技术的医疗应用与伦理挑战

近年来 , 随着以人工智能技术为核心的第四次技术革命深化发展 , 脑机接口技术已经成为美国、欧盟、日本、韩国、澳大利亚等发达国家优先支持发展的创新型技术之一 , 成为我国脑计划“一体两翼”、“十四五”规划中“脑科学与类脑研究”领域重要的战略前沿技术之一 。 许多国家以政策驱动与资金投入相结合的方式 , 正在促进脑机接口技术“产学研医”一体化的发展 。 脑机接口技术既能通过测量和提取人脑中枢神经系统信号 , 实现对外部设备的操控 , 也能通过外部设备对神经系统的刺激和神经反馈 , 实现对中枢神经系统的调控 , 使得人脑与外部设备之间形成具有神经反馈调控的闭环系统 , 实现人机或脑机的智能融合 , 并使我们能够更好地理解、增强、改善或恢复中枢神经系统及其与外界的交互作用 , 因而在医疗康复、教育、军事、娱乐、智能家居、智慧商业等领域有着广泛的应用前景 。 但与此同时 , 我们也必须看到 , 脑机接口是一项快速发展的新型技术 , 缺乏规范和有效监管的推广应用 , 会带来很多的安全风险与伦理挑战 , 非常值得关注 。 但限于篇幅 , 本文只探讨脑机接口技术在医疗应用中可能存在的安全风险和伦理挑战问题 。
一、脑机接口技术的内涵与外延
脑机接口技术可以从狭义和广义两个层次来定义 。 狭义的脑机接口技术是指将人的大脑与外部设备相连的技术;广义的脑机接口或神经接口技术是指通过一定方法对中枢神经系统的活动进行测量 , “并将其转换为替代、恢复、增强、补充或改善自然中枢神经系统输出的系统 , 从而改变中枢神经系统与其外部/内部环境正在进行的交互”(Jonathan R. Wolpaw 等 , 2012) 。 1977年 , 美国加州大学洛杉矶分校的雅克·维达尔(Jacques Vidal)教授通过提取视觉诱发电位 , 完成了通过脑电对屏幕上光标样物体的控制 , 这是脑机接口最早的实验室实现形式 , 也意味着脑机接口从科学幻想阶段进入了科学研究阶段 。 在接下来的几十年里 , 脑机接口技术在中枢神经系统信号的获取和解码、对外部设备的控制及应用场景等方面 , 都有了很大的进展 , 研究规模也不断扩大 。
从技术层面来说 , 脑机接口系统涉及神经信号采集、通信传输、接口控制、信号处理与机器学习、外部设备与机器人控制、神经反馈以及脑机接口范式优化与创新等众多技术领域 。 脑机接口技术的发展得益于其他学科技术的进步 。 高精度脑电、功能近红外光谱、功能性磁共振成像、脑磁图等脑成像技术为无创脑机接口提供了更多的可选模式;微电极阵列、脑深部电极等植入式设备使有创或微创脑机接口可以获得更高精度的神经信号;人工智能技术的发展促进了我们对神经活动的理解、对神经反馈的运用、对外部设备的控制以及脑机接口范式与应用领域的不断拓展 。 与此同时 , 脑机接口的发展也推动了相应技术领域的不断进步 , 比如 , 中红外成像、新型微电极阵列或芯片、柔性电极、光遗传等技术应用于人的脑机接口;学术界与产业界在新型植入式设备及相应的植入手术机器人研发、信号通信与处理方面不断创新;新的机器学习、尤其是深度学习算法不断出现;新的脑机接口范式与应用领域也不断扩展 。 由此 , 脑机接口的研究与应用带动了材料、器件、芯片、通信、系统设计、算法、范式等多领域技术的创新 , 从而相互促进、协同发展 。

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