在人腦中嵌入晶片來治病，人腦會不會被操縱？

2020-09-05 健康界國際

近日，美國太空探索技術公司和特斯拉等公司的創始人——埃隆·馬斯克公布的豬腦腦機交互設備引起了不小轟動。

因為這意味著腦機交互技術又前進了一步。

多倫多大學神經科學研究人員格萊美·莫法認為，馬斯克旗下公司的新產品突破點在於新型晶片的尺寸（直徑僅約23毫米）、可移植性、儲存信息的能力和無線傳輸的功能。

要知道，腦機交互技術發展到現在的時間並不短。

圖片來源：圖蟲創意

首次收集的人腦信號開啟了大門

1924年，德國醫生漢斯伯格第一次從患者頭皮上採集到了人腦中的信號，為腦機交互技術發展奠定了基石。

隨著人腦電活動的發現和腦電圖的發展，「腦機交互」（Brain Machine Interface，BMI），也稱「腦機接口」（Brain Computer Interface，BCI）的雛形也慢慢形成。

20世紀70年代，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）教授雅克·維達爾首先創造了「腦機接口」一詞。「腦」指的是有機生命形式的腦或神經系統，「機」則指任何處理或計算的設備，其形式可從簡單電路到矽晶片。

雅克·維達爾連續發表了多篇關於「腦機接口」的論文和試驗報告，包括無創腦電控制物理對象（機器人）的實驗報告，也率先領導了全球首個腦機交互項目。這也是腦機交互技術首次取得階段性研發成果。

經過幾十年的發展，按照侵入方式，腦機交互技術可以分成完全侵入式、部分侵入式和非侵入式腦機交互三種。

2005年，Cyberkinetics公司獲得美國FDA批准，九位患者進行了第一期的運動皮層腦機接口臨床試驗。四肢癱瘓的馬特·納格（Matt Nagle）成為了第一位用侵入式腦機接口來控制機械臂的人。在腦機接口設備的幫助下，他可通過「運動意念」完成機械臂控制、電腦光標控制等任務。其植入物稱為BrainGate，包含96個電極。

2016年12月，美國明尼蘇達大學的Bin He及其團隊取得一項重大突破，讓普通人在沒有植入大腦電極的情況下，只憑藉「意念」，在複雜的三維空間內實現物體控制，包括操縱機器臂抓取、放置物體和控制飛行器飛行。經過訓練，試驗者利用意識抓取物體的成功率在80%以上，把物體放回貨架上的成功率超過70%。

雖然科學家在腦機交互技術研究方面在不斷取得突破，但由於信息處理和植入等問題，目前腦機交互技術的實際應用並不廣泛。

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大部分「成果」處於研究、試驗階段

由於恢復某些功能更容易實現，現階段，醫療領域的腦機交互技術主要以恢復為主，例如運動功能的恢復，特別是由事故或神經系統疾病導致的肢體癱瘓者。

2019年10月，由法國CEA實驗室和格雷諾爾大學醫院共同開發的一種名為「Wimagine」半侵入式醫療設備成功讓一位四肢癱瘓者行走和控制雙臂活動。

據悉，Wimagine有64個電極，可從大腦表面收集信號。研究人員將其植入在癱瘓者的腦部感覺運動皮層上，以檢測癱瘓者在想像運動時的腦皮質電圖，從而讓人工智慧算法對該電圖進行解碼並轉換成機械動作。

參與試驗的志願者可以在三個維度上控制兩個假上肢，並可以在坐著或站著時旋轉手腕。

諸如上述的試驗案例還有很多，但據統計，目前為止，全球僅有20多名因事故或神經系統疾病導致四肢無法動彈的癱瘓者大腦中植入了傳感器。

除肢體癱瘓者外，在醫療領域，腦機交互技術還被應用於五官感官缺失的修復，如人工耳蝸和視網膜假體等。人工耳蝸是目前腦機交互技術在醫療領域最為廣泛的應用。但由於電極數量少（人工耳蝸為十幾個，視網膜假體為60個），人工耳蝸和視網膜假體的效果與真實的耳朵（3500個神經元）和眼睛（百萬個神經元）仍存在較大差距。

加州大學舊金山分校神經外科醫生愛德華致力於研究基於大腦的語音識別。目前，他正與研究團隊進行一項用腦機交互技術治療因腦部手術而失語的癲癇患者試驗。愛德華將可監測大腦中負責說話肌肉活動的神經傳感器植入了志願者腦中，他預測，志願者說出話的概率將高達97%。

為保證該技術開發的有效性和安全性，美國FDA還在2019年7月發布了腦機交互設備開發的指導草案。

在積極探索腦機交互臨床應用的同時，專家們也對其使用表現出了擔憂。

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人腦會不會被機器操控？

可以確信的是，如果腦機交互技術能廣泛應用於臨床，對很多患者來說是件好事。然而，和很多技術的應用一樣，專家們擔心的是隨之而來的醫學倫理問題。

哥倫比亞大學神經生物學家拉斐爾·尤斯特（Rafael Yuste）曾在小鼠身上做過一項試驗——將一種病毒的兩個基因注射進小鼠的大腦神經元。其中一個基因可促使細胞產生一種蛋白質，使小鼠對紅外光敏感，另一個可使神經元在「激活」時發光。之後，他訓練小鼠在屏幕上出現一些條形後喝糖水。

訓練過程中，尤斯特記錄了當老鼠看到這些條形時，視覺皮層中被激活的神經元。當屏幕上不顯示條形，而他用雷射激活這些神經元後，試驗小鼠依然作出了相同反應——喝糖水。

尤斯特表示，如果這些「幻覺」被植入人腦，人類可能會像木偶一樣被操縱。腦機交互技術也是如此。尤斯特呼籲，各國明確涉及「神經權利」，「應該像保護醫學數據一樣保護從人腦中獲取的信息。」尤斯特說。

布朗大學工程學教授認為，關於倫理道德方面的討論很重要，但當務之急是將這項技術應用於可能從中受益的患者。任何時候，這些討論不應成為新技術投入應用的「攔路虎」。

也有美國專家認為，目前腦機交互技術僅用於克服殘疾問題，通常是由患者控制外部世界，而非受外部世界的控制，關於道德與權利的問題即使很重要，現在擔憂還為時過早。因為在美國，腦機交互領域的醫學科學家受到美國《健康保險流通與責任法案》（HIPPA）的約束，而且任何新的醫療技術都必須經過美國FDA的批准，其中包括了道德方面的考慮。

如果大腦中植入了晶片，你的大腦還會是你的大腦嗎？

參考資料：

1. More on: Brain-computer interface for tetraplegic man

2. Brain Computer Interface: Definition, Tools And Applications

3. Researchers restore injured man's sense of touch using brain-computer interface technology

4. The Brain Implants That Could Change Humanity

5. Neuralink demonstrates its next-generation brain-machine interface

6. Brain-Computer Interfaces And Mind Control Move One Step Closer To Becoming Reality

7. Soon, your brain will be connected to a computer. Can we stop hackers breaking in?

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