植入晶片後的大腦，還是你的腦嗎？

2020-09-11 神經現實Neureality

北京時間今天早上6:40，埃隆·馬斯克帶著他的「賽博豬」亮相發布會，向世界直播了Neuralink在腦機接口技術方面的進展。

馬斯克展示了他的小豬有多活潑健康。其中一隻曾經植入過設備，在工作人員的引導下，它快樂地吮吸著奶瓶。馬斯克說這隻小豬現在的狀態，證明了整個移植的過程是可逆的。另一隻被植入了晶片的小豬，聞了聞臭臭，連接到電腦屏幕上的腦電信號圖標馬上出現了一個峰值。



曾經植入過設備的一隻小豬在工作人員的引導下，快樂地吮吸著奶瓶。—Neuralink發布會實況 / YouTube

來自多倫多大學的神經科學研究人員格萊美·莫法（Graeme Moffa）認為，這一技術的突破點在於新型晶片的尺寸（Neuralink的晶片直徑約為23毫米）、可移植性、儲存信息的能力和無線傳輸的功能。

Neuralink曾在2019年推出了植入在耳後的第一代腦機接口設備，今天公布的第二代設備更加微型，且無需露在外面——它只有硬幣大小，帶有密集的微型線路，可以置於頭骨下方，只在頭皮留下很小的創口。除了晶片上的改進，他們還使用了外科手術機器人來實現晶片植入過程的自動化操作：在局部麻醉的條件下，一臺帶有外科醫生提前設置好的絲線和微型針頭的「縫紉機」，避開血管，把你的頭骨打開一小塊，然後快速、精準地植入到正確的位置上，整個過程只需要一臺近視矯正手術的時間。



Neuralink用來植入腦機接口設備的外科手術機器人。—Afshin Mehin

目前這一技術有望被用於治療神經系統的疾病，比如癱瘓、抑鬱、失憶等腦部或脊髓受損的病症。但Neuralink公司的野心不止於此：他們希望在未來開發出更具普及性的人機連接設備，實現多種外部操縱功能，比如召喚你的特斯拉，玩虛擬遊戲，甚至讀取記憶等。未來還需要更多的研究和技術支持。這場發布會目的在於招募工作者加入Neuralink，而非為了籌資。

由於今年的疫情，原本馬斯克許諾在今年年底於人體上完成的臨床試驗面臨推遲。該公司的首席外科醫生馬修·麥克杜格爾（Matthew MacDougall）說，Neuralink的第一組臨床試驗旨在治療少數癱瘓或截癱患者。

埃隆·馬斯克宣稱他們獲得了由FDA（美國食藥監局）批准的特殊授權，主要是關於減緩危及生命的病症的醫療設備研發許可，但這並不意味著他們得到了FDA的完全支持。在發布會上，馬斯克也並未展示設備和小豬的相關科學數據。有四名從Neuralink離職的前員工表示，他們的領導急著爭分奪秒，這種速度對於緩慢遞增的醫療設備研發過程來說，顯得很奇怪。

但他們的腦機接口技術仍不失為一項突破性的成就，也是人類歷史上極具裡程碑意義的事件。

這需要我們去理解以下這兩個問題：

一：腦機接口技術的實現有多難？

腦機接口的疑難之處在於：它是針對我們人體最複雜精密的器官——大腦展開的。粗略來說，就我們對大腦的認識而言，現階段我們還不能得知大腦是如何工作的，也無法找到構成自我、靈魂之類的東西在大腦之中的所在。Neuralink公司的聯合創始人弗利普·薩布斯（Flip Sabes）則認為，要實現工程學上的問題，我們無需理解大腦。只要能夠讓神經元和計算機之間進行交流就可以了，其他的問題機器學習會幫我們解決。



而腦機接口需要克服的障礙主要包括兩點：一是信息處理的問題，二是植入的問題。[見文末參考1-3]

大腦的神經活動信息非常複雜，它需要更高計算能力的計算機來處理這些數據。Neuralink團隊認為至少需要一百萬個同時記錄的神經元，才能算實現成功的腦機接口。這就意味著要在一個小小的晶片上集成上百萬個電極，而這一技術至少到本世紀末也無法實現（有生之年系列）。

要植入大腦，需要打開頭骨，而光是頭骨和頭皮之間大概就有19層的東西，頭骨和大腦之間還有三層薄膜包圍著。重要的是，如何穿透這些組織而不引起出血等損傷？為了解決這一問題，Neuralink公司今天展示的這臺外科手術機器人，其目標在於無創、無需麻醉、自動化地完成植入過程。

而無線傳輸（包括信號擴增、模擬-數位訊號轉化、數據壓縮）、感應式充電等技術也是需要突破的障礙。還有生物相容性的問題：我們身體的免疫系統會自動識別侵入物，並立即派出免疫細胞把它包圍起來形成疤痕組織，我們該如何騙取免疫細胞的信任，讓晶片能夠正常存留在腦中持續起作用呢？或者說，晶片的使用周期有多長？我們需要頻繁的開顱手術嗎？



最後，大腦的可塑性也在暗示一個問題：如果植入了晶片，那麼你的腦還會是你的腦嗎？

二：人機共生的時代，你準備好了嗎？

腦機接口得到廣泛應用已有20至30年的歷史，例如，已有數萬人在使用神經植入物，治療帕金森症等神經系統疾病。它通過埋置在大腦內部的深腦刺激來減緩震顫等症狀，但與外部沒有連接。還有人工耳蝸、視網膜假體等應用，但由於電極數量較少（人工耳蝸只有十幾個電極，視網膜假體有六十個），與真實的耳朵（3500個神經元）、眼睛（百萬級的神經元）帶來的效果還是有很大差距的。

在醫療領域 ，則是通過接入大腦的運動皮質，來實現遠程遙控，使得癱瘓患者可以通過意念來移動屏幕上的光標。比如，2015年，DARPA（美國國防部高級研究計劃局）使用了實驗性的腦機接口，通過外科手術植入微晶片，使得癱瘓的人能夠駕駛模擬飛機。這一技術也可以被用於駕駛無人機。同樣的道理，利用100個電極就能夠確定光標的移動位置，也能夠用它來讀取手臂、腿部等身體其他區域的動作，並發出指令。在巴西，一位癱瘓少年身穿特別設計的外骨骼為世界盃開球。



在巴西，一位癱瘓少年身穿特別設計的外骨骼為世界盃開球。—巴西世界盃實況轉播 / 優酷網

在軍事領域，腦機接口技術也被專家認為在戰場上有效。在野戰中，士兵可以通過將大腦皮層連接到機器，在AI協助下測量評估戰場上的數據。並能通過分析神經信號，在戰場上進行虛擬交流，實現「心靈感應」。



科幻作品中的機械人。—《戰鬥天使阿麗塔》官方電影劇照

網際網路領域的腦機接口應用更接地氣一些。Facebook公司的「腦機接口」成果之一，則解放雙手，直接讓大腦和計算機交流——它是一種可穿戴在胳膊上的設備，能夠通過測量神經元活動的技術來控制數字活動。或許在未來我們可以在臉書上用意念互關、點讚。

但也存在許多擔憂，在未來，我們會被腦機接口設備控制嗎？我們是否會形成電子設備依賴症？就連最隱秘的角落——我們大腦裡的信息也無處可藏，隱私和信任的邊界在哪裡？

編譯參考自

1.Neuralink與大腦的神奇未來|第三部分：腦機接口

2.Neuralink與大腦的神奇未來|第四部分：Neuralink的挑戰

3.Neuralink與大腦的神奇未來|第六部分：大融合

編譯：兵書|封面：COCO

編輯：EON

排版：小葵花


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