馬斯克腦機接口技術能徹底根除殘疾嗎?科學家說有可能

編者按：本文來自「騰訊科技」，審校 金鹿，36氪經授權轉載。

9月8日，今年8月末，美國連續創業家埃隆·馬斯克（Elon Musk）通過網絡直播，向世界通報了他在2016年創立的腦機接口公司Neuralink的最新技術進展。這位特立獨行的技術專家也是尖端電動汽車製造商特斯拉和太空探索公司SpaceX的執行長，他已經概述了對人類未來的大膽願景。

在馬斯克的「未來世界」裡，通過控制增強能力的超人不僅能夠戰勝疾病和殘疾的困擾，而且通過與機器和技術的直接結合，人類將完全超越當前的身體形態。用馬斯克自己的話來說，Neuralink的可植入設備「就像你頭骨中的Fitbit」。該技術由攜帶電極的超細線程組成，旨在促進與外部計算機的高吞吐量通信，並潛在地促進在身體其他部位放置的二級「連結」。

有前車可鑑

Neuralink由馬斯克和多名工程師和科學家於2016年創立，該公司於2019年發布了其植入技術的早期有線版本。它有幾個模塊組成：電極連接到頭骨上的USB埠，這個埠原本打算連接到位於耳朵後面的外部電池和無線電發射器上。

最新的版本只是獨立的集成植入物，它可以嵌入頭骨上的洞中，並通過藍牙無線電通過皮膚傳遞數據。無線設計使其看起來更適合人類使用，但與最先進的腦機接口技術相比，它限制了可以發送的數據的帶寬。

馬斯克在演示中表示，該公司的目標是「用無縫植入的設備解決重要的脊椎和大腦問題」，這與他之前宣布的讓人類與AI融合的更神奇的目標相去甚遠。這一次，馬斯克似乎對該設備的應用更加謹慎。和以前一樣，他堅稱此次演示純粹是為了吸引潛在員工的招聘活動。

圖2：連接人腦與機器的Neuralink腦植入物

Neuralink的努力建立在腦機接口領域研究人員數十年的工作基礎上。雖然在技術上令人印象深刻，但這種無線腦植入物並不是第一次在豬或其他大型哺乳動物身上進行測試。大約十年前，布朗大學的科學家大衛·波頓（David Borton）、Arto Nurmikko以及他們的同事開發了一種無線神經傳感器，能夠記錄豬和猴子的神經活動。

2016年，研究人員展示了這種設備可以用來幫助癱瘓的猴子行走。Nurmikko表示：「Neuralink具有很強的創造力，已經能夠剪切和粘貼該領域開發的許多東西。」他補充說，這項技術可能不是獨一無二的。但是「就真正植入人類大腦而言，它會幫助塑造強勁的未來嗎？這是一個懸而未決的問題，但答案很可能是肯定的」。

Neuralink如今已經不再只是吸引眼球的公關噱頭，該公司已經僱傭了100多名員工，並正在尋求迅速擴大員工隊伍。馬斯克還向這家合資企業投入了1億美元的自有資本。他還透露，今年7月，Neuralink獲得了美國食品和藥物管理局(FDA)的突破性設備稱號，這實質上意味著該公司已經提交了文件，開始收集FDA批准所需的數據。

馬斯克和Neuralink正在為他們的項目投入大量資源。哥倫比亞大學電氣和生物醫學工程教授肯·謝潑德(Ken Shepard)說：「這是一項資金非常充裕、重點突出的工作。在這樣的項目上，這是一個相當令人印象深刻的資源水平。我認為這給了他們比其他群體真正的優勢。」

謝潑德說，Neuralink插入柔性電極的機器人技術非常引人注目。他說，在擴大聚合物電極或「線程」的數量以及它們與集成電路晶片之間的互連方面將面臨挑戰。數據帶寬也必須增加：從1000個電極記錄會產生大量信息，因此Neuralink必須對其進行壓縮才能通過藍牙進行中繼。

Neuralink的項目總監希馮·齊利斯(Shivon Zilis)表示：「我們目前的情況是：我們基本上已經有了iPhone的原型或『大腦中的Fitbit』，在手術、設備本身、無線範圍、數據傳輸等方面還有一大堆需要改進的地方。在原型和你超級引以為豪的東西之間必須進行更多的優化，最終你才能向消費者展示你的第一款產品。」

通過人腦控制AI

馬斯克重申，Neuralink首先將致力於「解決重要的大腦和脊椎問題」，這很可能激起了殘疾人的關注。事實上，在整個演示過程中，有幾種慢性和危及生命的疾病被認為是Neuralink潛在可以治療的，從失明、脊髓損傷、記憶力喪失到大腦損傷，甚至抑鬱症。

該公司的第一輪臨床試驗將集中在脊髓損傷患者身上。對於觀看Neuralink技術演示的殘疾人來說，這聽起來可能像是一個令人信服的敘述，或者至少與充斥在專業期刊上枯燥的數學數據和醫學術語相比，這裡給出了很多新鮮和創新的東西。

馬斯克演示的裝置大約有硬幣大小，可以完全嵌入頭骨。與它相連的是1024個線狀的柔性電極，它們向下延伸到大腦皮層。大腦皮層是大腦的外層，負責許多功能，包括運動控制和感覺反饋。該設備中的定製計算機晶片放大來自大腦皮層的電信號，並將其無線中繼到附近的計算機。這些電極由手術機器人小心地插入，能夠記錄(理論上也能產生)由單個神經元產生的微小電信號。他們的想法是，這些信號將來可以用來做些事情，比如讓癱瘓的人恢復活動能力，或者製造視覺信號來治療失明。

在馬斯克的演示過程中，他漫步在一個圍欄附近，那裡有幾頭豬，其中有些豬植入了腦機接口晶片。其中名叫格特魯德（Gertrude）的豬已經植入晶片兩個月，該裝置的電極位於豬的大腦皮層上，與其鼻子裡的神經元相連。

出於演示的目的，豬的大腦信號被轉換為可聽得見的嘟嘟聲，隨著其在鋼筆周圍嗅來嗅去，享受一些美味的款待，嘟嘟聲變得更加頻繁。馬斯克還展示了一頭豬，它的植入物已經被成功移除，以表明手術是可逆的。其他一些展出的豬還有多個植入物。

圖3：Neuralink的植入式設備

馬斯克的億萬富翁身份，以及作為一名開拓科學疆界的觀星先鋒的媒體形象，肯定會在這方面發揮作用。或許更誘人的是，很明顯，馬斯克對Neuralink的雄心遠遠超出了幫助殘疾人的範圍。馬斯克多次公開表達了他對人工智慧（AI）對人類構成威脅的擔憂。他看到了AI超越人類、無法再加以控制的未來，並將這項技術描述為比核武器對人類生存構成的更大威脅。

從本質上講，Neuralink誕生於馬斯克的超人類主義雄心，即保持對超級智能機器和AI的控制。他在演講中稱：「在物種層面上，重要的是弄清楚我們如何與先進的AI共存，實現與AI共生。這樣，世界的未來就可以由地球人民的共同意志來控制。這可能是像這樣的設備實現的最重要功能。」

儘管半機械人即將崛起，但自然會有更多的短期商業機會成熟可供開發。歸根結底，誰不想將音樂直接輸入自己的大腦，或者純粹依靠自己思維的力量來控制身臨其境的虛擬視頻遊戲呢？

將應對殘疾納入主流

正是這種技術與更廣泛的商業應用或實際存在的應用相結合，才使得它對那些身體有缺陷的人非常有吸引力。畢竟，多發性硬化症、帕金森氏症和運動神經元疾病等神經系統疾病都是非常小眾的。

它們都涉及大腦，但它們的原因和作用機制是獨特而不同的。因此，針對這些情況的研究是高度專業化的，並且在學術領域內以進展緩慢而聞名，所有這些都在為稀缺的資源互相競爭。任何新技術，特別是由更廣泛的大眾市場雄心和資金推動的技術，都會立即成為極具吸引力命題。

科學家如是說

需要指出的是，對BMI(腦機接口)的研究可以追溯到20世紀70年代。早期的演示涉及使用外部電極移動屏幕光標的患者。最近，研究人員已經部署了BMI來驅動機械手臂、小型車輛甚至輪椅的運動。至於神經科學界對它的接受程度，到目前為止，NeuroLink收到的評價褒貶不一。

該公司的重大突破似乎與使用的電極數量有關(比任何其他設備多10倍)，從而實現了前所未有的數據和通信吞吐量水平。根據多倫多大學神經科學研究員格雷姆·莫法特(Graeme Moffat)的說法，Neuralink的硬體在尺寸、便攜性、功耗和無線功能方面都超過了任何競爭對手。

圖4：戴著粉色護目鏡、身上有發光互動紋身的未來主義者

加州理工學院心理學、神經科學和生物學布倫教授拉爾夫·阿道夫斯(Ralph Adolphs)形容Neuralink的聲明是「非常令人興奮的」，這是「一項巨大的技術成就」。

Neuralink還在開發手術機器人方面進行了創新，實現了插入包含人類頭髮寬度的微小電線。長期目標是將手術作為一種非侵入性的簡單手術進行，就像今天進行的LASIK眼科手術一樣。

有些科學家對Neuralink的理論基礎不屑一顧，特別是在模仿更高級的大腦功能方面，比如記錄想法或記憶。加州大學舊金山分校和霍華德·休斯醫學研究所的神經學家羅倫·弗蘭克(Loren Frank)表示，將思想和記憶與隨之而來的電信號簡單地混為一談，代表著「生物學知識的失敗」。畢竟，人類意識的一致理論還不在科學共識的範圍內。

紐卡斯爾大學神經接口教授安德魯·傑克遜(Andrew Jackson)將馬斯克的演講和Neuralink迄今的進展總結為：「堅實的工程學、平庸的神經科學」。

然而，那些對Neuralink的醫學應用感興趣的人不應該為此感到灰心喪氣。調節運動功能，雖然充滿了巨大的挑戰，但肯定不像破譯思想和記憶那樣困難。殘疾人最感興趣的是前者，卡內基梅隆大學神經科學研究所的史蒂文·蔡斯（Steven Chase）證實：「這些患者最想要的是獨立，而這項技術有可能為他們提供這種能力。」

徹底根除殘疾

因此，儘管控制大腦電信號的主流設備確實代表了衰弱神經疾病治療的新前沿和新模式的希望仍然存在，但在時間長河中仍有一些不確定性。畢竟，做出這種預測的是馬斯克，他向來以誇大技術進度聞名，比如他曾預測到2020年底將有100萬輛全自動駕駛汽車上路，顯然這個目標未能實現。

生活在長期健康狀況下的人可能比社會其他任何階層都更清楚，通往有意義的醫學進步的道路往往是漫長而曲折的。這項研究之所以支離破碎，無非是因為它本身就很複雜。單個藥物、基因或蛋白質對特定疾病的作用機制，可能需要某個研究團隊畢生的努力。

與此同時，即使對於那些患有最複雜殘疾的人來說，相信將來會有治癒或修復的想法仍然是最誘人的禁忌。我們從小到大都相信技術會變得更好，醫生最終會學會修復曾經無法修復的東西。

Neuralink並不是唯一一家冒險進入腦機接口領域的公司。奧斯汀名為Paradromics的公司也在開發一種潛在的能夠記錄數萬個神經元的信號的設備，並獲得美國國防部下屬研發機構國防高級研究計劃局(DARPA)的資助。該項目旨在恢復癱瘓患者的交流能力，因為這些人失去了說話或打字的能力。

加州卡爾弗城的Kernel公司正在開發一種頭盔狀的設備，用於非侵入性地監測大腦信號，可以用來做些事情，比如識別某個人正在聽的是哪首歌。它缺乏Neuralink的設備和類似植入系統的解析度，但具有不需要腦部手術的好處。

儘管如此，隨著時間的推移，像Neuralink這樣的設備很可能會隨著電極變得更薄和更靈活，以及機器人插入變得更加流暢而變得更具侵入性。馬斯克此前曾將這一過程與LASIK眼科手術相提並論，後者現在已經非常簡單。但與任何手術一樣，回報將不得不與風險進行權衡。

哥倫比亞大學電氣和生物醫學工程教授謝潑德認為，在涉及健康人的應用中，非侵入性方法具有真正的優勢。他說：「我很難想像，在我有生之年，將來會有健康的人主動接受手術，將植入物放入他們的大腦。」