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超聲波“讀腦”技術(shù)初露頭角

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)　　加入時(shí)間：2026-2-9 10:24:02　　

通向“人機(jī)融合”的下一步？超聲波“讀腦”技術(shù)初露頭角

近年來(lái)，腦機(jī)接口技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。這類技術(shù)以埃隆·馬斯克旗下的Neuralink公司為代表，通過(guò)將微小電極植入大腦皮層，直接讀取神經(jīng)元電信號(hào)，在幫助嚴(yán)重殘障人士恢復(fù)交流能力方面已展現(xiàn)出實(shí)際成效。一些患者甚至能借助植入設(shè)備，在接近實(shí)時(shí)的狀態(tài)下“說(shuō)話”或“唱歌”。

但這種進(jìn)展的代價(jià)同樣明顯：侵入性手術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)，以及設(shè)備一旦植入后難以調(diào)整等。

正是在這樣的背景下，美國(guó)一家新成立的初創(chuàng)公司Merge Labs進(jìn)入公眾視野。與主流路線不同，這家公司試圖繞開(kāi)“深度植入電極”這一核心路徑，轉(zhuǎn)而使用超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦活動(dòng)的讀取與調(diào)控。

據(jù)英國(guó)《自然》雜志介紹，這家公司于今年1月成立，獲得了包括OpenAI在內(nèi)的投資方共計(jì)2.52億美元的資金支持。公司希望探索一種新型腦機(jī)接口技術(shù)，不僅用于信息解碼，還可能用于治療抑郁癥、成癮等精神與神經(jīng)類疾病，甚至可長(zhǎng)期影響大腦的認(rèn)知過(guò)程。外界普遍認(rèn)為，這不僅是一筆對(duì)單一公司的投資，更是OpenAI對(duì)“后ChatGPT時(shí)代人機(jī)交互路徑”的一次前瞻性下注。

功能性超聲實(shí)現(xiàn)無(wú)損監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)腦機(jī)接口通常依賴電極陣列，直接插入大腦皮層甚至更深部位，以捕捉神經(jīng)元放電產(chǎn)生的電信號(hào)。Neuralink等公司采用的就是這種方式。然而，植入電極需要進(jìn)行復(fù)雜的開(kāi)顱手術(shù)，這不僅增加了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，也讓患者的長(zhǎng)期恢復(fù)面臨不確定性。此外，電極設(shè)備是固定的，其交互能力僅限于電極尖端所在的局部位置。

Merge Labs選擇的技術(shù)核心是功能性超聲。其原理類似于潛艇聲吶，通過(guò)向大腦發(fā)射高頻聲波并接收回聲，分析回波在頻率和振幅上的變化，來(lái)觀察血液流動(dòng)情況，從而間接推斷神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)。

“當(dāng)某一區(qū)域的神經(jīng)元高度活躍時(shí)，對(duì)氧氣的需求會(huì)上升，局部血流隨之發(fā)生變化。正是這些變化，為功能性超聲提供了可視化的大腦活動(dòng)‘地圖’。”英國(guó)普利茅斯大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家埃爾莎·福爾阿納介紹道。

與Neuralink的設(shè)備相比，這種方法侵入性更小。傳感器只需置于顱骨下方，或通過(guò)顱骨開(kāi)設(shè)窗口進(jìn)行操作，不必深入腦組織內(nèi)部。

同時(shí)，與電極植入位置固定且只能與植入電極的部位連接不同，超聲波可監(jiān)測(cè)大腦的很多區(qū)域并刺激多個(gè)部位。

“聲遺傳學(xué)”激活特定神經(jīng)元

Merge Labs不僅僅停留在傳統(tǒng)的超聲波技術(shù)上，它還在探索一種新的前沿技術(shù)，即“聲遺傳學(xué)”。聲遺傳學(xué)通過(guò)基因工程使特定的神經(jīng)元對(duì)超聲波更加敏感。這意味著，科學(xué)家能通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波的頻率和強(qiáng)度，精準(zhǔn)地激活或抑制大腦中的特定神經(jīng)元。這種精確性使得聲遺傳學(xué)在神經(jīng)調(diào)控方面具有巨大的潛力。

福爾阿納指出，聲遺傳學(xué)提供了一種更精確地調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)的方式。

與傳統(tǒng)電刺激設(shè)備相比，聲遺傳學(xué)能避免對(duì)周圍神經(jīng)元的過(guò)度刺激，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單一神經(jīng)元的精確控制。通過(guò)聲遺傳學(xué)和超聲波的結(jié)合，Merge Labs有可能在治療抑郁癥、癲癇等神經(jīng)疾病時(shí)提供更加個(gè)性化和精確的治療方案。

聲遺傳學(xué)不僅能精確調(diào)節(jié)大腦的特定區(qū)域，還能夠?yàn)橐恍┘膊√峁┬碌闹委煼椒�。例如，在視覺(jué)恢復(fù)方面，聲遺傳學(xué)可助恢復(fù)失明患者的部分視力。而在癌癥治療方面，超聲波和聲遺傳學(xué)的結(jié)合有可能通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤周圍的神經(jīng)活動(dòng)來(lái)輔助癌癥治療。

AI技術(shù)介入引發(fā)爭(zhēng)議

Merge Labs能獲得如此規(guī)模的投資，與人工智能（AI）的參與密不可分。OpenAI表示，AI將在Merge Labs的腦機(jī)接口方法中“扮演核心角色”，通過(guò)構(gòu)建大型基礎(chǔ)模型，幫助解析超聲波獲取的復(fù)雜腦信號(hào)，并從中推斷個(gè)體意圖。

然而，AI對(duì)大腦數(shù)據(jù)的處理也帶來(lái)了敏感的倫理和隱私質(zhì)疑。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)神經(jīng)技術(shù)研究人員賈科莫·瓦萊指出，大腦數(shù)據(jù)具有極高的敏感性，AI巨頭的介入是單純?yōu)榱嘶謴?fù)患者功能，還是為了訓(xùn)練更強(qiáng)大的模型，目前仍是一個(gè)疑問(wèn)。如何平衡技術(shù)進(jìn)步與倫理道德，將是未來(lái)繞不開(kāi)的課題。

在性能上，功能性超聲也存在天然限制。瓦萊認(rèn)為，盡管該方法的空間分辨率可達(dá)約0.2毫米，但它依賴血流變化這一間接指標(biāo)來(lái)反映神經(jīng)元活動(dòng)，因此不可避免地存在時(shí)間滯后，整體響應(yīng)速度相對(duì)較慢。

倫敦帝國(guó)理工學(xué)院神經(jīng)信息學(xué)家、腦機(jī)接口公司Cogitat聯(lián)合創(chuàng)始人迪米特里奧斯·阿達(dá)莫斯表示，如果系統(tǒng)需要足夠快速地響應(yīng)，以讓人感受到它與自身意圖之間的直接連接，例如用于實(shí)時(shí)解碼語(yǔ)音，那么基于血流信號(hào)的方法就面臨著“根本性的限制”。

目前，Merge Labs仍處于技術(shù)探索階段。盡管研發(fā)團(tuán)隊(duì)已展示了通過(guò)超聲波設(shè)備解碼猴子運(yùn)動(dòng)意圖的實(shí)驗(yàn)，并探測(cè)到了人類在彈吉他或玩游戲時(shí)的腦部活動(dòng)，但要將這一技術(shù)真正應(yīng)用于人類，仍需解決諸多挑戰(zhàn)。（科技日?qǐng)?bào)記者張佳欣）

編輯：曹鳳芹

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