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别太期待马斯克的“脑后插管”世界,它离我们还很远

科研圈 2021-04-11

The following article is from 神经现实 Author 兵书

上周六,埃隆·马斯克的公司 Neuralink 在万众瞩目下发布了新一代侵入式脑机接口技术。自 2019 年 7 月 Neuralink 首次公布这项近乎“科幻”的技术后,马斯克又一次引发了公众对于“人机共生”的狂热和期待。但是,马斯克和 Neuralink 许诺的未来,其实离我们还很远。


图片来源:Slate


来源  公众号“神经现实”

编译  兵书

编辑  EON


北京时间 8 月 29 日早上 6:40,埃隆·马斯克带着他的“赛博猪”亮相发布会,向世界直播了 Neuralink 在脑机接口技术方面的进展


马斯克展示了他的小猪有多活泼健康。其中一只曾经植入过设备,在工作人员的引导下,它快乐地吮吸着奶瓶。马斯克说这只小猪现在的状态,证明了整个移植的过程是可逆的。另一只被植入了芯片的小猪,闻了闻臭臭,连接到电脑屏幕上的脑电信号图标马上出现了一个峰值


曾经植入过设备的一只小猪在工作人员的引导下,快乐地吮吸着奶瓶。

Neuralink发布会实况 / YouTube


来自多伦多大学的神经科学研究人员格莱美·莫法(Graeme Moffa)认为,这一技术的突破点在于新型芯片的尺寸(Neuralink 的芯片直径约为 23 毫米)、可移植性储存信息的能力无线传输的功能


Neuralink 曾在 2019 年推出了植入在耳后的第一代脑机接口设备,今天公布的第二代设备更加微型,且无需露在外面——它只有硬币大小,带有密集的微型线路,可以置于头骨下方,只在头皮留下很小的创口。除了芯片上的改进,他们还使用了外科手术机器人来实现芯片植入过程的自动化操作:在局部麻醉的条件下,一台带有外科医生提前设置好的丝线和微型针头的“缝纫机”,避开血管,把你的头骨打开一小块,然后快速、精准地植入到正确的位置上,整个过程只需要一台近视矫正手术的时间


Neuralink用来植入脑机接口设备的外科手术机器人。

Afshin Mehin


目前这一技术有望被用于治疗神经系统的疾病,比如瘫痪、抑郁、失忆等脑部或脊髓受损的病症。但 Neuralink 公司的野心不止于此:他们希望在未来开发出更具普及性的人机连接设备,实现多种外部操纵功能,比如召唤你的特斯拉,玩虚拟游戏,甚至读取记忆等。未来还需要更多的研究和技术支持。这场发布会目的在于招募工作者加入 Neuralink,而非为了筹资。


由于今年的疫情,原本马斯克许诺在今年年底于人体上完成的临床试验面临推迟。该公司的首席外科医生马修·麦克杜格尔(Matthew MacDougall)说,Neuralink 的第一组临床试验旨在治疗少数瘫痪或截瘫患者


埃隆·马斯克宣称他们获得了由 FDA(美国食药监局)批准的特殊授权,主要是关于减缓危及生命的病症的医疗设备研发许可但这并不意味着他们得到了 FDA 的完全支持。在发布会上,马斯克也并未展示设备和小猪的相关科学数据。有四名从 Neuralink 离职的前员工表示,他们的领导急着争分夺秒,这种速度对于缓慢递增的医疗设备研发过程来说,显得很奇怪。


但他们的脑机接口技术仍不失为一项突破性的成就,也是人类历史上极具里程碑意义的事件


这需要我们去理解以下这两个问题:



1脑机接口技术的实现有多难?


脑机接口的疑难之处在于:它是针对我们人体最复杂精密的器官——大脑展开的。粗略来说,就我们对大脑的认识而言,现阶段我们还不能得知大脑是如何工作的,也无法找到构成自我、灵魂之类的东西在大脑之中的所在。Neuralink 公司的联合创始人弗利普·萨布斯(Flip Sabes) 则认为,要实现工程学上的问题,我们无需理解大脑。只要能够让神经元和计算机之间进行交流就可以了,其他的问题机器学习会帮我们解决。


而脑机接口需要克服的障碍主要包括两点:一是信息处理的问题,二是植入的问题
大脑的神经活动信息非常复杂,它需要更高计算能力的计算机来处理这些数据。Neuralink 团队认为至少需要一百万个同时记录的神经元,才能算实现成功的脑机接口。这就意味着要在一个小小的芯片上集成上百万个电极,而这一技术至少到本世纪末也无法实现(有生之年系列)。
要植入大脑,需要打开头骨,而光是头骨和头皮之间大概就有 19 层的东西,头骨和大脑之间还有三层薄膜包围着。重要的是,如何穿透这些组织而不引起出血等损伤?为了解决这一问题,Neuralink 公司今天展示的这台外科手术机器人,其目标在于无创、无需麻醉、自动化地完成植入过程。
无线传输(包括信号扩增、模拟-数字信号转化、数据压缩)、感应式充电等技术也是需要突破的障碍。还有生物相容性的问题:我们身体的免疫系统会自动识别侵入物,并立即派出免疫细胞把它包围起来形成疤痕组织,我们该如何骗取免疫细胞的信任,让芯片能够正常存留在脑中持续起作用呢?或者说,芯片的使用周期有多长?我们需要频繁的开颅手术吗?
最后,大脑的可塑性也在暗示一个问题:如果植入了芯片,那么你的脑还会是你的脑吗?



2人机共生的时代,你准备好了吗?


脑机接口得到广泛应用已有 20 至 30 年的历史,例如,已有数万人在使用神经植入物,治疗帕金森症等神经系统疾病。它通过埋置在大脑内部的深脑刺激来减缓震颤等症状,但与外部没有连接。还有人工耳蜗、视网膜假体等应用,但由于电极数量较少(人工耳蜗只有十几个电极,视网膜假体有六十个),与真实的耳朵(3500 个神经元)、眼睛(百万级的神经元)带来的效果还是有很大差距的
在医疗领域 ,则是通过接入大脑的运动皮质,来实现远程遥控,使得瘫痪患者可以通过意念来移动屏幕上的光标。比如,2015 年,DARPA(美国国防部高级研究计划局)使用了实验性的脑机接口,通过外科手术植入微芯片,使得瘫痪的人能够驾驶模拟飞机。这一技术也可以被用于驾驶无人机。同样的道理,利用 100 个电极就能够确定光标的移动位置,也能够用它来读取手臂、腿部等身体其他区域的动作,并发出指令。在巴西,一位瘫痪少年身穿特别设计的外骨骼为世界杯开球。


在巴西,一位瘫痪少年身穿特别设计的外骨骼为世界杯开球。

巴西世界杯实况转播 / 优酷网


在军事领域,脑机接口技术也被专家认为在战场上有效。在野战中,士兵可以通过将大脑皮层连接到机器,在 AI 协助下测量评估战场上的数据。并能通过分析神经信号,在战场上进行虚拟交流,实现“心灵感应”。


科幻作品中的机械人。

《战斗天使阿丽塔》官方电影剧照


互联网领域的脑机接口应用更接地气一些。Facebook 公司的“脑机接口”成果之一,则解放双手,直接让大脑和计算机交流——它是一种可穿戴在胳膊上的设备,能够通过测量神经元活动的技术来控制数字活动。或许在未来我们可以在脸书上用意念互关、点赞。


但也存在许多担忧,在未来,我们会被脑机接口设备控制吗?我们是否会形成电子设备依赖症?就连最隐秘的角落——我们大脑里的信息也无处可藏,隐私和信任的边界在哪里?


*本文原标题为“马斯克的赛博猪:三岁半的 Neuralink 给我们带来了什么?”,转载自公众号“神经现实”(ID:neureality)。


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