18/08/2023
獲准人體試驗!馬斯克Neuralink贏盡全球目光、估值暴漲!腦機接口科技領跑者卻另有其人?
經典科幻電影《22世紀殺人網絡》中,人類大腦能跟電腦連接起來,將各種知識和技能直接下載至人腦。未來,大家腦部只要植入「腦機接口」,都可以擁有類似的特殊能力。科技狂人馬斯克創立的腦神經技術初創Neuralink,已獲准進行首次人體臨床實驗,刺激公司估值暴漲至50億美元。但腦機接口領域真正領跑者卻非鎂光燈下的Neuralink,而是一直默默耕耘的Synchron。為甚麼這家小公司可以在技術上領先Neuralink?一旦腦機接口大規模落地使用,將為醫療界帶來甚麼巨大轉變呢?
Neuralink擬今年展開人體試驗
2023年5月,伊隆·馬斯克(Elon Musk)旗下專門研究「腦機接口」(Brain-Computer Interface,BCI)的初創公司Neuralink宣布,已獲美國食品及藥物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准,可以開始人體臨床實驗。馬斯克表示,打算將BCI設備植入四肢癱瘓或截肢的病人腦中,將會在2023年內展開試驗。
Neuralink是BCI領域中最具知名度的公司,這當然要歸功於馬斯克的高調作風。(圖片來源:X.com@elonmusk帳號)
Neuralink於2022年首度向FDA申請許可,結果遭到拒絕,主要理由包括:BCI設備中的鋰電池有機會在腦內移位或過熱、植入腦部接線可能導致發炎和血管破裂等;局方又質疑,設備能否在不造成損傷下從大腦中移除。
為滿足FDA的安全條件,Neuralink找來巴洛神經內科研究所(Barrow Neurological Institute)幫手。這是美國最大的腦神經研究所之一,擁有腦神經植入手術的先進技術與豐富經驗,可以幫助Neuralink的開腦植入方案變得更加安全。前FDA官員、現任美國科羅拉多大學神經科學副教授克里斯汀·韋爾(Cristin Welle)認為,如今FDA准許Neuralink進行人體實驗,象徵著該公司已通過臨床前安全測試。
Neuralink開腦植入腦BCI設備
對Neuralink來說,取得FDA人體實驗准許等於贏得一場重大勝利。該公司估值從兩年前約20億美元(約156億港元),暴升至2023年6 月約50億美元(約390億港元)。2023年8月,Neuralink宣布完成D輪融資,由PayPal共同創辦人彼得·泰爾(Peter Thiel)旗下Founders Fund牽頭,集資金額高達2.8億美元(約21.84億港元)。
Neuralink的BCI技術要求患者接受開腦手術:由手術機械人在頭骨上切開一個小洞,置入硬幣般大小的圓形裝置「Link」;然後,把Link伸出的幼細接線縫進大腦皮層表面,以偵測腦神經訊號;最後,蓋回頭骨和頭皮,進行縫合。
Neuralink的BCI方案以「Link」為中心,這是一種處理腦神經訊號的小型圓形植入裝置。(圖片來源:Neuralink官網)
Neuralink手術機械人能夠繞開腦部血管,好像縫紉機般把Link的線路縫進大腦皮層表面,以偵測腦神經訊號。(圖片來源:Neuralink官網)
Link接收神經訊號後,透過藍牙網絡向外發送;電腦接收訊號後進行分析,理解箇中意思後就會執行指令,例如控制鍵盤輸入文字、操控滑鼠游標移動到指定位置等。
在Neuralink的願景中,植入Link後,不但肌萎縮側索硬化症(俗稱「漸凍人症」)患者可以恢復活動能力,失明人士也可以重見光明,甚至可以治好腦退化症、憂鬱症、或是精神分裂症等。若然BCI成真的話,將為全球醫療科技帶來飛躍性的進步。然而,有醫學專家警告,植入或移除BCI裝置的過程中,仍有很多安全問題需要克服,最終電子零件會否傷害腦部,還有待考證。
日後癱瘓患者只要在腦部植入Link裝置,便可以用意念控制電腦滑鼠游標的移動。(圖片來源:Neuralink官網)
BCI領域真正領跑者Synchron
儘管Neuralink是BCI賽道上最出名的參賽者,但真正的領跑者卻是另有其人——由澳洲墨爾本大學神經科學專家托馬斯·奧克斯利(Thomas Oxley)成立的Synchron。早於2007年,奧克斯利提出「Stentrode」技術概念,這是一種可以置入血管用來探測大腦神經訊號的支架。
2012年,奧克斯利在澳洲創立醫療科技初創公司SmartStent,初期聚焦於研究神經病變癱瘓的新型療法,後來漸漸將研究焦點轉移至腦機接口。2016年,該公司改名為Synchron,並將總部遷移至美國,隨後在不同學術期刊上發表多篇關於BCI的研究論文,讓外界知曉「Stentrode」的存在。
2018年,Synchron在無需進行開腦手術的情況下,成功把Stentrode置入羊隻腦部,並證明該設備能夠刺激腦部,產生類似肌肉插入電極後的收縮反應。2020年,Stentrode被FDA核准為突破性醫療設備(Breakthrough Device Designation)。2021年,Synchron進行B輪融資,取得4,000萬美元(約3.12億港元)資金;同年,該公司獲得FDA的醫療器材臨床試驗豁免,可以展開臨床人體實驗。
62歲的漸凍人症患者菲利普·奧基夫(Philip O'Keefe)接受Synchron的人體實驗,在腦部植入Stentrode。2021年12月23日,奧基夫在雙手無法活動的情況下,單憑意念控制電腦,撰寫和發送一則Twitter(X.com)推文:「hello, world! Short tweet. Monumental progress.」(你好世界!簡短的推文。巨大的進步。)
Synchron跟澳洲墨爾本大學、墨爾本皇家醫院合作,為漸凍人症患者奧基夫植入Stentrode,讓他可用意念控制電腦操作。(圖片來源:翻攝墨爾本大學官方YouTube影片)
奧基夫透過Synchron創辦人奧克斯利的Twitter(X.com)帳號,發出首則藉由意念控制寫成的推文:「hello, world! Short tweet. Monumental progress.」(圖片來源:X.com@tomoxl帳號)
Synchron從靜脈置入BCI設備
Synchron指出,這是全球首次有人藉由BCI設備,直接在社交媒體上留言,開啟了患者與世界保持聯繫的大門。造就這項奇蹟的Stentrode,不像Link般要在頭骨上開個洞、再植入,而是透過頸部微創手術,從靜脈置入腦神經感應器。
當患者接受全身麻醉後,醫生會在頸內靜脈合適位置進行穿刺,跟著利用一條長度為2厘米的引導管將Stentrode置入,再注入生理鹽水把裝置推送到大腦的運動皮層。Stentrode擁有16個電極,表面積為0.3平方厘米,能夠探測附近皮層的腦神經訊號。
Stentrode取名自「Stent-Electrode Recording Array」,意指支架型電極陣列。這個鎳鈦合金支架上安裝了16個電極,植入腦部後即可接收患者發出的腦神經訊號。(圖片來源:翻攝Synchron官方YouTube影片)
Stentrode透過血管中的導線將腦神經訊號傳遞至鎖骨下方的通訊裝置「Synchron Switch」,接著以無線方式把訊號傳送給外部電腦系統。電腦內的《brain.io》軟件利用機器學習(Machine Learning)演算法,對腦神經訊號進行解讀,理解訊號的意思後即會實現操作。
Stentrode把接收到的腦神經訊號,透過血管中的導線傳遞至鎖骨下方的通訊裝置,再無線傳輸至預載《brain.io》軟件的電腦系統;當《brain.io》解讀患者想要表達的意思後,便會自動實現操作。(圖片來源:Synchron官方圖片)
Synchron技術領先Neuralink
後來,Synchron再為另一位漸凍人症患者羅德尼·戈勒姆(Rodney Gorham)植入Stentrode,2022年11月讓他公開示範,如何用意念操控iPad發出聊天短訊。經歷兩次公開人體實驗的成功後,Synchron於同年12月宣布獲得7,500萬美元(約5.85億港元)的C輪融資,由美國生物醫學創投基金雅琪創投(ARCH Venture Partners)領投,更吸引了亞馬遜(Amazon)創辦人傑夫·貝佐斯(Jeff Bezos)、微軟(Microsoft)創辦人比爾·蓋茨(Bill Gates)參與投資。
相比起Neuralink方案,Stentrode的最大優勢是不用進行開腦手術,即可在腦內置入BCI設備,減少手術對患者造成的發炎反應。一般來說,患者接受開腦式植入手術後,通常要住院3至7天;採用靜脈式微創手術,病人僅需留院48小時就能回家了。
2023年1月,Synchron發表一篇關於Stentrode臨床安全性的論文,顯示Stentrode在4名患者腦內運作了一年,未有出現發生不良反應。實驗期間,患者幾乎每天都會透過Stentrode來回覆電郵、進行網購、以及處理網上金融事項,操控準確率高達97%以上。由此看來,正當馬斯克為Neuralink取得FDA人體實驗許可而沾沾自喜之際,其實對手Synchron早已完成多輪人體試驗,技術上遙遙領先。
Neuralink募資遠勝Synchron
雖然Synchron是最接近BCI商業化的公司,但現時仍要面對不少挑戰。首先,用於解讀腦神經訊號的機器學習演算法尚未完善,難以理解較複雜的指示,所以該公司正積極調整現有演算法,未來更會考慮自行研發一套全新演算法。
另外,Synchron從沒公布產品定價,難以判斷產品收入是否足以支撐公司繼續發展,目前唯有依靠向外募資來維持營運。經過多輪融資後,該公司集資總額達到1.45億美元(約11.31億港元)。相較之下,由馬斯克領軍的Neuralink單是D輪融資的金額,已差不多是Synchron歷年集資額的兩倍了。
私募市場數據平台PitchBook的資料顯示,2022年涉及腦神經科技研發的初創公司,總共募集了2.78億美元(約21.68億港元)的資金;來到2023上半年,相關初創的整體集資規模已達到1.43億美元(約11.15億港元),估計全年集資額有望高於前一年。由是觀之,未來將會有愈來愈多資金投入BCI研發領域,為漸凍人症或四肢癱瘓患者帶來一絲希望曙光。
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