PRIME的该设备的当前版本N1植入物，这是一种脑部皮质层内BCI植入物，旨在通过分布在 64 条柔性导线或“线”上的 1,024 个电极记录神经活动，每根导线或“线”都比人的头发还细，能够独立放置在大脑中。
虽然细而柔韧的线材设计旨在降低参与者的风险并提高设备的实用性，但它们也使得线材不便于手动操作。因此，该公司制造了一个手术机器人：R1机器人，旨在可靠高效地将线材插入皮层，这样电极就可以放置在感兴趣的神经元附近。
Neuralink的脑机接口是完全可植入的、外观上不可见的，旨在让您随时随地控制计算机或移动设备。
外壳：N1植入物被密封在生物相容性外壳中，可以承受比人体恶劣数倍的生理条件
电池：N1植入物由一块小型电池供电，该电池通过紧凑型感应充电器从外部进行无线充电，可在任何地方轻松使用
芯片与电子产品：先进的、定制的、低功耗芯片和电子设备可处理神经信号，并将其无线传输到Neuralink应用程序，该应用程序将数据流解码为动作和意图
线程：N1 植入物通过分布在 64 条线上的 1024 个电极记录神经活动。这些高度灵活、超薄的线（宽度大约是人类发丝的1/20）是最大限度减少植入期间及之后损伤的关键，这些比发丝细柔的线程植入脑部，可以最大程度减少出血、排异和感染
2、手术机器人（R1机器人）
Neuralink的植入物的螺纹非常细，人手无法插入。该公司研发的R1手术机器人经过精心设计，能够可靠高效地将这些螺纹精确插入到需要的位置。R1机器人基础结构和运动台为机器人头部和用于定位机器人头部和针头的主要 3 轴线性运动提供了结构平台。
机器人头部包含 5 个摄像系统的光学元件和传感器以及光学相干断层扫描 (OCT) 系统的光学元件。
机器人针头比人的头发还要细，可以抓住、插入和释放线
如何将这些细柔如发丝的电级线插入坚韧的硬脑膜，还要保证不让这些电极线的尖端弯曲 如果不切开硬脑膜就不能可视化大脑，并将这些电极线精确的安装到正确的位置 因此既要将这些电极线安装好，还要避免血管强行穿过大脑变得非常困难
图：不切开硬脑膜，而是通过Neuralink的如同缝纫机似的的手术机器人，将N1植入物的细柔如发丝电极线程，插入大脑中并精准避开脑部血管。
4、Neuralink的首次人体临床试验：PRIME 研究
构建上述技术绝非易事。Neuralink构建了内部微加工能力，以快速生产构成电极线的各种薄膜阵列。该公司创建了定制的飞秒激光铣床，以制造具有微米级精度的组件。并且开发了新颖的硬件和软件测试系统，例如加速寿命测试架和模拟手术环境，以对研究技术的稳健性进行压力测试和验证。Neuralink对手术进行了多次排练，以改进研究的程序并使其成为第二天性。Neuralink建立了自己的动物护理基础设施，以满足他们医疗设备的测试要求，同时超越了对实验动物护理和使用的最高标准。通过患者登记处、消费者咨询委员会和各种患者权益团体，不断与有四肢瘫痪生活经验的人接触并收集反馈，以完善研究技术的设计。
检查内部制造的硅晶片，其中包含构成 N1 植入物螺纹的薄膜微电极阵列 | 使用激光铣削采用定制几何设计的针头，使 R1 机器人能够在手术过程中抓住、插入和释放 N1 植入物的螺纹 |
将装有 N1 植入物的测试容器装入定制的加速寿命测试系统中，该系统旨在通过将植入物浸入比体内条件更恶劣的环境中来加速和捕获设备故障模式 | 练习将线插入手术替代品中，该替代品旨在模仿人体头部的物理特性，包括皮肤、头骨和大脑 |
经过如此充分的准备，Neuralink公司于2023年5月宣布获得FDA 批准启动首次人体临床研究，并于2023年9月正式开始为PRIME 研究（精准机器人植入式脑机接口的缩写）招募受试者。这是一项开创性的临床试验，旨在评估Neuralink的植入物和手术机器人的安全性，并评估Neuralink的BCI的初始功能，使四肢瘫痪的人能够用他们的思想控制外部设备。
5、第一次人体植入
作为PRIME研究的一部分，Neuralink在亚利桑那州的巴罗神经研究所（Barrow ）对一名瘫痪的成年人（Noland）进行了首次人体植入:Neuralink植入物Link。手术进行得非常顺利，参与者第二天就可以回家了。手术后参与者的恢复非常顺利。
Neuralink之所以选择与Barrow合作，是因为他们在治疗患有复杂神经系统疾病的患者方面拥有丰富的专业知识。目前，Barrow正在进行 300 多项临床试验，致力于推动神经科学领域的发展，确保患者能够获得一系列创新的治疗方案以及最先进、最富有同情心的护理。
巴罗神经研究所总裁兼首席执行官Michael T. Lawton 医学博士表示 ：“这项手术是一项令人印象深刻的工程壮举，也是神经外科领域的一项重要进步，因为它为严重神经损伤患者的新型非生物治疗铺平了道路。PRIME 研究可能会被视为开创脑机接口时代，即思想与植入技术之间的直接互动。”
巴罗神经学研究所立体定向和功能性神经外科主任、PRIME 研究首席研究员Francisco A. Ponce 医学博士表示：“巴罗致力于改善患者的生活质量，我们很自豪能够参与这项具有里程碑意义的研究，它利用新颖的医疗和 BCI 技术，对四肢瘫痪患者的生活产生深远的影响。”
在手术之前，研究人员进行了功能性磁共振成像 (fMRI) 研究，以精确定位参与者试图移动手和手臂时大脑活跃的区域。fMRI 数据用于定位参与者中央前回的目标区域，中央前回是与执行手部动作相关的皮质区域。
从高层次来看，手术涉及一名神经外科医生暴露皮质的目标区域（例如头皮切口、开颅术、硬膜切除术），R1 机器人插入 N1 植入物的线，以及神经外科医生在开颅术中安装 N1 植入物的主体并闭合头皮。
每年，美国约有 18,000 人遭受脊髓损伤。据估计，美国有 302,000 人经历过创伤性脊髓损伤。
“当大脑或脊髓受伤时，它会扰乱整个神经系统的正常运作。这会影响一个人执行日常任务的能力。我们仍然希望 BCI 设备能够在大脑和脊髓之间建立一座数字桥梁，从而有可能改善严重脊髓损伤患者的生活质量，” 巴罗神经学研究所神经外科系神经外科医生兼副教授、巴罗PRIME研究研究员Rory Murphy医学博士评论道。
6、首次参与者试验后续
在使用设备之前，Noland（试验参与者）的主要数字接口是口含式平板电脑触控笔（口棒），必须由护理人员安装。口棒只能在直立位置使用才能操作平板电脑。长时间使用会导致不适、肌肉疲劳和压疮；还会妨碍正常说话。
手术后的几周里，Noland使用 Link 以各种姿势控制笔记本电脑，包括躺在床上。他和朋友一起玩在线电脑游戏（国际象棋、文明 VI）、浏览互联网、直播，并在 MacBook 上使用其他应用程序，所有这些都是通过用意念控制光标来实现的。他甚至用 Link 在任天堂 Switch 游戏机上玩马里奥赛车，这是他自脊髓受伤以来一直无法做到的事情。
工作日，Noland每天最多会花 8 小时进行研究。周末，他每天的个人使用和娱乐时间会超过 10 小时。最近，他在一周内总共使用该设备 69 小时：35 小时结构化会话和另外 34 小时个人使用。
通过参与研究会议，可以评估Link的性能。光标控制速度和准确性的标准衡量标准是每秒比特数 (BPS)，使用网格任务计算。BPS 值越高，光标控制越好。在他的第一次研究会议中，Noland创造了 4.6 BPS 的人类 BCI 光标控制新世界纪录。他随后达到了 8.0 BPS，目前正试图用鼠标 (~10 BPS) 击败 Neuralink 工程师的得分。Link能够区分左键和右键单击，并允许足够精确的光标控制，以选择与笔记本电脑屏幕上最小图标和按钮大小相似的目标。使用多种点击类型选择小目标的能力使 Noland 能够在笔记本电脑上使用应用程序和玩游戏，而这在用嘴棒时是不可能实现的。
手术后的几周内，许多电极线从大脑中缩回，导致有效电极数量减少。这导致 BPS 减少。为了应对这一变化，Neuralink修改了记录算法，使其对神经群体信号更加敏感，改进了将这些信号转换为光标移动的技术，并增强了用户界面。这些改进使BPS迅速而持续地改善，现在已经超越了Noland最初的表现。
Neuralink目前的工作重点是将光标控制性能提升到与健全人相同的水平，并扩展功能以包括文本输入。未来，Neuralink打算将 Link 的功能扩展到现实世界，以便控制机械臂、轮椅和其他可能有助于提高四肢瘫痪患者独立性的技术。
7、未来需要解决的问题
电极线的脱落：使用者植入设备后几周，电极线就从大脑中缩回，导致有效的电极数量减少，并影响设备的效果
安全性：因为该设备使用者少与使用年限和各类评估报告很少，所以对设备的安全性还需长远的观察。
用户数据安全性：黑客的入侵与用户数据保密，用户担心使用过程中是否会有第三方将其他信息植入使用者脑部并进行“洗脑”，从而干涉使用者的想法与思维，这些数据安全性也是Neuralink未来所考虑的重要方向。
图：部分热门的脑机接口产品对比
8、Neuralink的仿生视觉
仿生视觉可以让该植入物设备的摄像头，将看到的数据绕过眼球器官，直接传输到使用者的大脑，让大脑来直接看到这些画面。
关于Neuralink仿生视觉的内容可以查看往期文章：
新一代直达大脑皮质的仿生眼（CORTIVI、Orion、Gennaris）与马斯克的脑机接口仿生视觉系统
图：第一代N1植入物1024个电极芯片与第二代N2植入物16000个电极芯片看到的图像
9、Neuralink帮助人类建立脑区功能
Neuralink的脑机接口设备，目前是帮助恢复因脊髓损伤 (SCI)，或肌萎缩侧索硬化症 (ALS) ，而四肢瘫痪的人的数字自主权：Neuralink称之为“心灵感应”的能力，主要是帮助这类患者恢复脑部运动区神经元与身体的联系，让患者用自己意识感知外部AI程序，并灵活运用它们。
人类脑区功能介绍的文章：
Brodmann area布鲁德曼大脑分区
结尾：
Neuralink公司未来的目标是帮助各种身体残疾的个人，使人类能够将大脑与机器连接起来，实现与人工智能 (AI) 的共生。在医学界，它的一些潜在好处包括帮助个人用他们的思想控制外骨骼或其他机器人的运动，让患有闭锁综合症等医学残疾的患者进行交流，恢复阿尔茨海默病等退行性疾病中丢失的神经元连接，监测和训练人类的心理生理状态和认知能力，并有助于预防癫痫发作和治疗耐药性癫痫。在医学界之外Neuralink希望填补人工智能模拟我们所有大脑功能。
Neuralink背后的想法是创建一个脑机接口 (BMI)，以恢复神经系统疾病患者的感觉和运动功能。该设备使用“线”，即微型电极，可以通过 Neuralink团队设计的机器人植入患者大脑。这些电极提供有关选定神经元组活动的实时数据，其精度高于用于治疗帕金森病的深部脑刺激 (DBS) 的电极。来自神经元的数据在接口上呈现为“尖峰”模式，类似于实际神经元的去极化电流。这些数据可以通过算法转换并存储在外部Neuralink设备中，并能够通过Neuralink应用程序亲自观察这些数据。这项技术对神经外科领域具有重大影响。
Neuralink与传统DBS方法在两个主要方面有所不同：纤维设计和电极数量。Neuralink神经假体纤维设计提供灵活、细长的探针，纤维本身嵌入大量电极，从而提高其在活体组织的生物相容性。由于设计灵活，必须使用机器人来提高探针的硬度，并确保在整个大脑中准确放置。Neuralink 设备的快速植入包括放置 96 个探针，每个探针包含32个电极，总共有3,072个电极放置在整个大脑中。此外，该设备由Neuralink 专用集成电路监控，该电路可同时跟踪患者的电生理数据，而其他传统方法则需要离线跟踪数据。通过这种方式，Neuralink 为真正的尖峰检测提供了 0.2 Hz 的更大阈值，从而最大限度地提高了神经假体的功效。Neuralink致力于在DBS的基础上再接再厉，为功能恢复前景不佳的患者带来希望。
遗传代谢诊断检测：血尿串联质谱、血气、乳酸、血氨、肝肾功能等
自闭症、脑瘫、癫痫、精神异常、抑郁症、智力障碍等神经异常疾病
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