2020年8月，马斯克兴奋地向全世界介绍了他的Neuralink 0.9版脑机接口（BMI），被植入脑芯片的小猪也一举成名。然而，最新研究却显示，马斯克的脑机接口很可能已经落伍了。事情是这样的，来自加州理工大学和法国生物医学研究机构INSERM的科学家们正在利用微创性的功能性超声波技术（fUS）读取猴子的大脑活动并预测其下一步的行为方式，这将为人类用意念控制机械和计算机扫清障碍。
他们认为，相比于现有的侵入式脑部手术，利用fUS进行的单次实验解码（single-trial decoding）为更精准、更安全的脑机接口找到了方向。相关研究论文以“Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging”为题发表在Cell子刊Neuron上。
目前，神经科学家们已经可以使用非侵入性的脑电图（EEG）和功能性磁共振（fMRI)等神经成像技术解读人类大脑的神经活动。在Neuralink 0.9版脑机接口中，马斯克通过外科手术机器人将装有64根微线的芯片植入了小猪脑内，以便传感器靠近神经元直接读取大脑活动信号。但是，对人类来说这种侵入式脑部手术存在诸多伦理及医学风险，包括急慢性局部组织损伤以及植入材料的降解等。
据论文描述，研究人员首先评估了功能性超声波技术（fUS）的潜力。fUS成像是一种血流动力学技术，它使用超快多普勒血管造影（Doppler angiography）显示局部血容量的变化。自2011年推出以来，fUS已被用于观测癫痫、嗅觉刺激等神经活动。与功能性磁共振（fMRI）成像技术不同，fUS的使用更加方便灵活，测试对象无需躺在巨大的白色罩体中。
此外，fUS的时空分辨率和灵敏度也是fMRI成像技术的5-10倍。
在研究中，科学家们在恒河猴大脑皮层后顶叶皮质（PPC）上方的硬脑膜外植入了微型超声波传感器。对灵长类动物来说，PPC是位于视觉和运动皮层之间的联合皮质区域，参与高级认知和决策功能，负责对多感官信息的整合工作。在PPC中又存在负责眼跳运动的外侧顶内区（LIP）和负责手抓运动的顶前区（PRR）。
虽然在植入过程中都需要移除动物的一小块头骨，但超声波传感器并不穿透大脑组织，因此和侵入性电极植入相比属于微创手术。
为了探究fUS的数据是否能帮助计算机预测猴子的下一步行动，科学家们训练了两只猴子来执行指令。一开始屏幕中央会出现一个光点，进而另一个光点在其周边闪烁。当中心的光点消失时，研究人员会给猴子们数秒的时间来记住周边光点的位置，进而猴子会用眼动或操纵杆来指示周边光点。由此，研究人员评估了fUS在三个方面的预测能力：猴子的行动时间；行动方式（手或者眼神）；以及行动方向（左右）。
在完成这两项实验之后，研究人员将数据输入电脑，并使用CPCA（class-wise principal-component analysis）来降低数据维数。论文指出，CPCA非常适合于高维、小样本的判别问题。然后，研究人员使用OLSR（ordinary least-squares regression）将转换后的fUS数据回归到移动方向的类别标签（左右）。
最后，研究人员使用LDA（linear discriminant analysis）将每个试验的结果分类为假定的向左或向右移动。在所有试验中，对眼动预测的平均准确率达到了78.6%（p<0.001），对手部动作预测的平均准确率为88.5%（p<0.001）。
研究人员认为，他们在神经成像技术的单次试验灵敏度方面取得了重大进展，使得fUS的能力与现有较成熟的其他技术得以一较高低。
在实时神经反馈等神经科学调查方面，fUS成为了可信赖的新技术。虽然在实验中研究人员只是使用了恒河猴，但他们认为这种微创技术可以很好的转化到到人类的神经成像技术，并将最终应用于脑机接口。
论文最后提到，脑机接口前途广泛，可以帮助神经损伤的残障人士恢复运动能力，提高生活质量，而fUS的技术进步是开发侵入性更小、分辨率更高、可扩展的脑机接口的关键一步，这项技术将使研究人员能够对大脑回路的功能和故障（包括神经损伤和疾病）有更深入的了解。未来，用意念控制机械臂和鼠标或将成为可能。