冷靜的批評：馬斯克的腦機奇蹟，何時能夠實現？

防走失，電梯直達安全島報人劉亞東A

來源：知識分子

圖一：大腦內植入了Neuralink公司的腦機接口設備的一頭小豬（左上）及由腦機接口設備實時測量而得到的小豬大腦內神經活動（圖片來自Neuralink）

- 編者按 -

8月28日，埃隆·馬斯克投資的Neuralink發布了一個可植入顱內的無線腦機接口設備。馬斯克表示，Neuralink和腦機接口技術在治療抑鬱症、失眠、疼痛、癲癇、失明、失憶、中風等多種神經系統疾病方面的巨大潛能。神經生物學家饒毅對此評論說：這些潛能是可以實現的，但前提是時間不是現在，人物不是馬斯克。

撰文 | 孫睿晨

責編 | 陳曉雪

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美國加州當地時間2020 年8月28日下午，埃隆·馬斯克投資的神經技術初創公司 Neuralink 在公司位於加州總部召開發布會，並同步在網上進行了直播。繼2019年7月的產品概念和模型發布會之後，這是該公司第二次召開與產品相關的發布會。

在會上，馬斯克本人帶領公司團隊展示了公司最新的產品技術：一枚硬幣大小、可植入顱內的無線腦機接口設備（the LINK），一臺可以完成自動將該腦機接口設備植入人腦的手術機器人，以及一頭顱內植入了該腦機接口設備的行動自如的小豬。

埃隆·馬斯克是一位著名的連續創業者。他前瞻性地創立了 Zip2, PayPal，特斯拉，SolarCity， SpaceX， Hyperlook等企業。這些企業均在各自所在的行業裡創造了巨大的價值。在馬斯克的光環加持下，2016年創立的 Neuralink 公司和它的最新植入式腦機接口設備自誕生起就受到了廣泛關注。

但是，從本次發布會所披露的信息來看，Neuralink 公司的產品所應用到的技術均為目前已有技術。目前，腦機接口技術的瓶頸在於對神經元活動的準確快速的編碼和解碼。遺憾的是，在這次的發布會中 Neuralink 並沒有提及這方面的技術進展。

01 未提及向大腦輸入指令這一動作

Neuralink 公司創立時的目標，是實現超大通量的人腦與機器之間的雙向信息交互。這涉及到從大腦讀出數據和向大腦輸入指令這兩個動作。

馬斯克在現場向觀眾介紹了三隻小豬。這三隻小豬中的一隻，其大腦在兩個月前植入了 Neuralink 公司的最新腦機接口設備。目前設備已經該小豬顱內正常運行兩月餘。另外兩隻小豬中，其中一隻小豬的大腦中曾經植入腦機接口設備（後被移除）；另一隻小豬的大腦沒有被安裝過腦機接口設備，作為對照。

現場展示中，觀眾可以觀看植入了 Neuralink 腦機接口設備的小豬大腦內的神經活動實時信號。之後，馬斯克通過視頻展示了他們的團隊可以將這些神經信號與受試者的行為數據結合，實現對小豬神經信號下一步的運動軌跡做出準確預測。這意味著他們已經能夠從大腦中獲取信息，並進行初步的信息解碼。與此同時，他們通過這個實驗也初步證明在受試者的大腦內植入該設備的安全性。

現場一系列在雙光子顯微鏡下拍攝的大腦螢光影像表明，該植入設備可以對大腦內部的神經元施加電刺激，引起局部神經元產生響應。但是，馬斯克沒有介紹刺激這些神經元，具體會導致受試者產生哪些動作行為、生理、心理上的變化。這意味著，在向大腦輸入指令的這方面，Neuralink 仍然在探索。

02 1024個電極通道與手術機器人是亮點

不過，此次展示的腦機接口仍然是有亮點的，那就是設備的體積雖小，但設計的電極通道更多了，達到了1024個，這意味著更小的大腦創傷的風險，卻可進行更多的大腦活動監測。

圖二：Neuralink公司自主研發的硬幣大小的無線腦機接口設備（圖片來自Neuralink）

腦機接口技術起源於上世紀七十年代 [1]。經過幾十年的研究，面向運動功能的基於肌電信號的腦機接口技術（多用於假肢）已經有了長足的發展；以人工耳蝸為代表的面向感覺功能的腦機接口也大大改善了許多患者的生活。近年來，面向中樞神經系統的腦機接口逐漸成為大家關注的目標。

腦機接口技術可分為植入式與非植入式。Neuralink 公司的產品設計屬於植入式腦機接口技術。而該技術具有神經信號測量更精確、更實時的優點。另外，植入式腦機接口技術能夠觸及大腦深處的腦部組織，可對起源於這些區域的相關腦部疾病提供了可能的治療方案。

不過，目前已有的植入式腦機接口通常由金屬製成、體積相較神經元更大，容易引起大腦內部的腦組織損傷，進而觸發免疫反應與引起愈傷組織的形成（又稱植入感染），而愈傷組織在大腦中可以引發癲癇。

目前唯一被美國食品藥品監管局批准、可長期植入大腦的微電極陣列，是美國猶他州 Blackrock Microsystems 公司生產的 「猶他」 式電極。這款微電機陣列最多允許同時裝載128個通道（電極），可用於測量大腦中局部區域中多處神經元的電信號。

Neuralink 設計的植入設備有1024個通道（電極），大大多於 「猶他」 式電極的通道數。

在發布會上，馬斯克介紹：「如果你使用非常精細的電極，並且能夠非常小心地將其植入大腦組織，（而）手術機器人一邊這麼植入電極時還一邊對大腦組織拍照，這就能確保（在植入過程中）避開所有靜脈或動脈血管，因此（植入我們的產品）不會產生任何明顯的腦損傷。」

圖三：Neuralink公司自主研發的手術機器人（圖片來自Neuralink）

但僅僅避開血管並不能避免植入感染—— 神經元的局部被破壞時，本來就會觸發位於其附近的神經膠質細胞產生免疫反應。也就是說，即使是 Neuralink 公司設計的這款設備，仍然有引起腦組織損傷、引發植入感染的可能性。

圖四：「猶他」式電極（圖片來源：Blackrock Microsystems公司官網）

另外一個亮點則是 Neuralink 能夠在手術中準確避開血管的手術機器人。馬斯克在介紹說：「我們的希望是使得這個機器人能夠完成全套腦機接口設備植入手術，包括切開頭皮，取下（植入部位的）頭骨，插入電極，放入設備，完成縫合，然後病人就可以離開了。我們想要的是（這樣的）完全自動化的手術系統。」 Neuralink 在去年發表的一篇白皮書中介紹了該手術機器人的部分技術細節 [2]。

對於 Neuralink 所展示的最新技術，清華大學醫學院生物醫學工程系研究員洪波博士評論說：植入上千根電極的手術機器人是一個很大的創新，而無線微型植入器件的工程突破也值得肯定。但是，從 Neuralink 團隊展示的信息看來，洪波表示，他們對於神經信息編碼的研究還非常初步。

「現場主要展示了神經放電可以預測小豬四肢運動能力，而這實際上是業內很成熟的運動信息腦機接口解碼技術」，「從科學意義上評價，沒有什麼新意和突破。」 洪波向《知識分子》評論道。洪波的研究方向主要為人腦語言網絡、神經編碼以及微創腦機接口。

他認為：「未來這個領域的發展，要重視神經編碼機制的研究，不搞清楚大腦的編碼， 相當於不理解大腦的「語言」， 也就不可能實現人腦和計算機之間的通信。」

馬斯克在發布會上表示，Neuralink和腦機接口技術在治療抑鬱症、失眠、疼痛、癲癇、失明、失憶、中風等多種神經系統疾病方面的巨大潛能。

洪波認為，治療這些疾病的可能還是馬斯克的暢想。「據我了解，他們團隊並沒有開始這方面的嚴肅的研究。這些疾病的治療研究一般要在人體驗證，馬斯克團隊目前的腦機接口設備還不能開展人體試驗。」

他指出，其挑戰主要是兩方面：一是要解決人體試驗的安全性問題，目前的微電極材料沒有證明在人腦中可以長期安全；二是這些疾病的神經機制各不相同，需要在搞清楚發病機制的基礎上，針對性地開發神經調控的編碼，才能有效治療。

洪波認為，當然，Neuralink團隊的上述兩個工程創新，有助於實現治療這些疾病的長遠目標。

神經生物學家饒毅則直接指出：這些潛能是可以實現的，前提是時間不是現在，人物不是他（馬斯克）。

值得注意的是，馬斯克在發布會開始時說到：「我們召開這次發布會的主要目的是招人，（而）不是拉投資。「馬斯克在去年的發布會上也表達了同樣的意願。Neuralink 公司成立以來總共獲得了1.58億美元的投資，其中1億美元來自馬斯克本人。

據美國醫學健康類媒體STAT在8月25日的報導，Neuralink 團隊最初的八名研發人員中的五位已經離職。在團隊內部，加快推出產品的美好願望與進展緩慢的科研現實之間的矛盾一直存在。目前，Neuralink 公司有近一百名員工。[3]

參考資料

1. Jerry J Shih, et al. Brain-Computer Interfaces in Medicine. Mayo Clin Proc. 2012 Mar; 87(3): 268–279. doi: 10.1016/j.mayocp.2011.12.008

2. Elon Musk, An Integrated Brain-Machine Interface Platform with Thousands of Channels. https://www.jmir.org/2019/10/e16194/

3. https://www.statnews.com/2020/08/25/elon-musk-neuralink-update-brain-machine-implants/

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