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马斯克的脑机接口毁誉参半 专家解读“神经连接”还有多远

发布时间:2020-09-04发布部门:总裁办公室

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图片来源:摄图网


近日,知名电动汽车公司特斯拉的创始人埃隆 马斯克为自己旗下的脑机接口公司 Neuralink举行了一场全球瞩目的发布会,马斯克在现场介绍了该公司的最新一代植入式脑机接口产品。

这场发布会立刻掀起了人们关于科幻未来是否临近,以及人类对大脑的探索究竟几何的热烈讨论。

虽然有学者认为马斯克的“小猪直播”未展现神经解码方面的“任何重大进展”,但也有专家对此表示了肯定。全球领先的脑神经科学公司NextMind的创始人兼首席执行官Sid Kouider在接受《每日经济新闻》记者采访时说道,他们(Neuralink)的举动正在增强人们对神经接口的认知。

今年1月,NextMind在今年举行的国际消费类电子产品展览会(CES)上展示了其用于实时交互的非侵入式脑机接口设备,该设备允许用户仅通过意念控制数字世界中的任何东西。据外媒报道,这款可穿戴式的脑机接口是全球首个此类产品。

然而,脑机接口技术要被真正应用到治疗自闭症、抑郁症、阿尔茨海默症等脑部疾病,还需要攻克许多难关。业界认为,脑机接口技术将经历“脑机对接”“脑机交互”“脑机融合”三个发展阶段,当前正由第一阶段向第二阶段过渡。

“神经解码”道阻且长

Neuralink的发布会上,马斯克展示了第二代植入式脑机接口产品。一枚硬币大小的可植入大脑的芯片将通过类似微创手术的方式被植入脑中,植入后,微小的电极“线”将穿过大脑的外表面,通过1024个薄电极与脑细胞交流,检测来自神经细胞的电脉冲,显示大脑的工作情况。按照Neuralink的长期计划,这些线被设计成可以通过计算机生成的信号与外界进行交流。

今年5月时,马斯克曾表示,Neuralink开发的脑机接口设备将会在五年内让人们不再使用语言交流。另外,其产品可能会在一年内被首次植入人脑中。

脑机接口科学家、卡耐基梅隆大学生物医学工程系主任贺斌教授认为,马斯克演示了在脑机接口设备小型化和无线通信等工程领域的发展,但似乎没有展现神经解码方面的“任何重大进展”。

但是在Kouider看来,这次发布会仍有其重要意义,因为它激发了人们对神经接口的兴趣,也描绘了一个脑机接口可能为人们带来好处的未来。“尽管目前还不清楚Neuralink的研究是局限于临床应用,还是同时涉及开放给主流应用,但他们的举动正在增强人们对神经接口的认知,人们会意识到人类从神经接口技术中受益并不是遥远的事情。” Kouider向记者说道。

过去几十年中,人类对于人或动物的大脑与外部设备之间进行信息交换的可能性的探索一直在缓慢地、断断续续地进行着。

1973年,加州大学洛杉矶分校的计算机科学教授雅克 维达尔(Jacques Vidal)首次在学术期刊上提出脑机接口的概念,用以表述大脑与外界的直接信息传输通路。

较为瞩目的阶段性成果出现在2008年。匹兹堡大学神经生物学家安德鲁 施瓦茨(Andrew Schwartz)在当年宣布其做出的脑机接口可以被猴子用来操纵机械臂给自己喂食。2014 年巴西世界杯上,佩戴外骨骼的截肢残疾者,凭借脑机接口从轮椅上站起来踢了第一脚球。2016年,瘫痪男子 Nathan Copeland 用意念控制的机械手和奥巴马“握手”,意味着瘫痪病人首次恢复了知觉。

然而,复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩表示,科学家对运动功能解码已经做了很多,但与大脑高级功能如情感、疼痛、记忆相关的解码更加复杂,人类还知之甚少。由此看来,脑机接口技术要治疗自闭症、抑郁症、阿尔茨海默症等脑部疾病,还需要攻克许多难关。如

从技术水平来看,由于人脑的复杂结构,观测大脑结构、读取神经信号始终是科学界的难题。神经信号解码机制也仍有太多未解之谜。

脑机接口技术的安全风险也不容忽视。比如,电极植入、信号输入或输出的过程,都有可能造成脑部伤害,而脑电波信息收集和使用,有可能涉及对个人隐私的侵犯等。

脑机接口的现在和未来畅想

脑机接口根据脑电信号获取的方式,可分为非侵入式、侵入式和部分侵入式。此次,Neuralink的实验应该就是为了证明脑机接口设备和系统的安全性。

Neuralink公司、BrainGate研究项目等重在研究侵入式脑机接口。而NextMind公司、BrainCo公司等则在非侵入式的解决方案领域领先。

Kouider告诉《每日经济新闻》记者,“在人的大脑内部,信噪比(SNR)是更强的。因为当你思考时,头骨就像一个屏障,降低了大脑产生的电信号。无论是侵入式的还是非侵入式设备,都是从你的神经元中检测这些电信号。”

对于侵入式设备来说,要刺破大脑皮层,很多人都会对它的安全和健康影响存在顾虑。Kouider指出,Neuralink所公布的侵入式设备仍然存在非常大的安全和健康风险。“第一个问题是手术过程可能引发的感染。第二个问题是炎症和组织增生,这是人本身对外来物的一种自然防御。在大脑中,这些问题比身体的其他部位更为严重。还有很多并发症是可能出现的。”

而清华大学生物医学工程专业高小榕教授曾表示,有创脑机接口最大的好处就是能够直接从大脑皮层获取信息,这样可以避免神经信号因远距离传播而衰减。这种技术记录到的信号具有极高的信噪比和良好的时间、空间及频率分辨率。

Kouider则认为,由于目前传感器技术快速持续地发展,无创检测方法可以与基于人工智能的机器学习算法相结合,非侵入式设备也得以获取和分析质量更好的电信号。他表示,相对于有创设备,无创脑机接口具有穿戴简单、不进行数据采集,只是实时操作电信号、容易与其他硬件和软件实现技术集成、电池充电更安全等优点。

Kouider看来,非侵入式的脑机接口设备对于大众消费市场和日常消费者来说将是一个更有吸引力的选择。以NextMind产品为例,可穿戴的非侵入式产品目前可用于实时游戏控制、与VRAR交互的全沉浸式体验等应用场景。

但在一些临床应用领域,如帮助癫痫、渐冻症等病症患者恢复感觉和运动功能等,侵入性脑机接口仍是重要的技术方案。早在2012年,BrainGate就已宣布其侵入式脑机接口设备成功地让两名因几年前脑中风而瘫痪患者通过控制机器人手臂进行伸出和抓取。

Kouider分析认为,在这一方面,应用这种方案的好处可能大于潜在的风险。“考虑到所有潜在的安全问题,人们是否愿意以在头上钻孔为代价来进行人脑和外部设备的连接,只有在未来才能得出答案,”他补充道。

 

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