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          馬斯克動人類腦子的計劃又進一步,西湖大學研發出1平方毫米大小神經芯片,你準備好在腦子里裝芯片了嗎?
          2023-06-16

          只剩下一顆大腦保存完好的女孩,在被醫生安裝上機械軀體后,滿血復活。

          科幻電影《阿麗塔》描繪了一個人機融合已成日常的未來世界。那些形形色色的半機械人,由腦機接口連接機器的身體和人類的大腦。

          這是人類想象中,人與機器相處的另一種方式,和人工智能一樣,即將翻開新的篇章。

          “腦機接口的底層技術積累,已經成長到了一個臨界點,在未來五六年內或將呈現爆發狀態?!痹谖骱髮W講席教授默罕默德·薩萬創立的先進神經芯片中心,副研究員楊杰告訴橙柿互動記者,不久的將來,很多患者就有可能用腦機接口技術來治療各種疾病,像是高位截癱、失語癥、癲癇……

          也是在不久前,全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功;近日,馬斯克旗下公司Neuralink(神經連接)宣布獲得FDA(美國食品藥品監督管理局)批準,即將啟動人體臨床試驗……

          什么是腦機接口?

          腦機接口,顧名思義,就是在人腦和外部設備間建立連接通路和控制渠道。大腦對于信息的處理,靠的是神經元之間電信號的傳遞,而腦機接口實現功能的基本原理就是讀取或寫入這種電信號,來控制機器或者影響大腦。

          腦機接口最初的故事,發生在1924年的實驗室。德國精神科醫生漢斯·伯格首次在人類的大腦里采集到腦電信號。

          直到1973年,美國加州大學洛杉磯分校的計算機科學家雅克·維達爾提出腦機接口的概念與設想,打開了人腦與行為控制的嶄新世界。

          在先進神經芯片中心走廊上的宣傳展板前,楊杰解釋,按照不同的技術路線,腦機接口主要可分為侵入式、非侵入式兩大類。前者通過手術打開顱骨,把設備植入腦中,后者則是在頭上戴帽子般地罩個設備。其實還有一種介入式,介于兩者之間,將設備通過血管送入大腦。前兩者更為常見。

          一般來說,越深入和靠近腦組織,腦電信號就越清晰和準確,這是侵入式腦機接口的優勢。但外來物入侵大腦,容易引起免疫反應,人體可能會在電極和神經組織間生成疤痕組織,導致信號傳輸的衰減甚至消失。

          不同的技術路線,就是在精準度和安全性兩個方面尋求一個平衡點。相對來說,侵入式腦機接口的研發風險更大,技術要求和資金門檻也更高。

          7年融資3.56億美元 終至“人腦”

          近兩年,很多人聽到“腦機接口”的新聞,大多來自一家叫Neuralink的公司。而之所以引起這么大關注,一個主要原因是它的老板是馬斯克。

          這家2016年在加州成立的明星公司,專注于侵入式腦機接口芯片與植入技術的研究,承載著馬斯克改造人類大腦的宏大目標。

          2019年至今,Neuralink的腦機接口實驗對象從老鼠到小豬,再到猴子,一步步向人體靠近。在2020年8月的展示中,馬斯克發布N1無線芯片,最多支持1024個通道的電極(今年5月31日,他們展示了下一代模型——通道的數量足有16000多個)。實驗小豬的大腦皮層植入N1后,通過捕捉腦機接口產生的電流,人成功預測了它的運動軌跡。去年12月,馬斯克再次向公眾展示了一段猴子通過意念控制鼠標和鍵盤打字的視頻。

          N1芯片讀取小豬的腦電波

          猴子通過意念打字

          在經歷因涉嫌虐待動物被調查、腦部植入設備試驗安全性遭質疑等爭議事件后, Neuralink在今年5月26日終于拿到FDA的批準可進行人體臨床試驗,但目前還沒開始招募病患志愿者。

          這家公司的預估值也隨即快速增長到50億美元左右,7年間已累計融資3.56億美元。

          Neuralink 并不是第一家在人體中植入腦機接口設備的公司。2021年,Synchron研發的血管支架電極獲得FDA批準開始人體試驗,并于2022年7月宣布完成首次植入。它還得到了Neuralink其中一位聯合創始人馬克斯·霍達克單飛后的投資,投資人中也有比爾·蓋茨和貝索斯的身影。

          FDA之所以對腦機接口臨床試驗松口,主要是基于近幾年飛速發展的人工智能。除了采集腦電信號,腦機接口另一大核心問題是解讀腦電信號,而AI能通過機器學習算法和腦電信號數據訓練進行解析。

          從治療腦疾病到“人類改造計劃”

          很多人應該還記得這則新聞:2020年,浙江大學與浙江大學醫學院第二附屬醫院神經外科共同宣布,為一名四肢癱瘓多年的72歲老人完成了國內首例植入式腦機接口臨床試驗,使之通過意念可做一些簡單的“動作”,像是喝可樂、吃油條等。

          就在上個月,一名因車禍癱瘓12年的荷蘭男子,通過在腦內和脊椎植入腦機接口裝置,成功控制雙腿重新行走。

          眼下,侵入式腦機接口的試驗和應用領域主要在醫療。

          “各種腦疾病會貫穿人的整個生命周期。自閉癥、抑郁癥、癲癇、帕金森、阿爾茨海默病……很多無法完全靠藥物治療。腦機接口最重要的一個應用,就是對腦疾病的診斷和治療?!?/p>

          楊杰以中心正在開展的科研項目舉例:“比如在癲癇病人身上,植入芯片可實時監測腦信號。當癲癇即將發作,大腦會表現出特有的放電特征。芯片監測到這些特征,隨即給病人大腦一個電刺激,在火還沒燒起來時就把它撲滅?!北O測神經信號的活動,被認為是一種可靠的神經疾病預測手段。

          早從2019年開始,他們中心十多個人的團隊便專攻一件事:研發神經信號采集、處理和刺激一體化芯片。

          傳統治療帕金森的醫療儀器,效果雖好但體積較大,不易使用,而且手術存在風險。楊杰他們最新的研發成果,是將所有功能集成到一個幾平方毫米甚至更小尺寸的芯片上?!翱芍苯訉⑺度牖颊唢B骨,損傷更小,功耗也更低?!?/p>

          腦機接口在醫療的第二大應用領域,是用于受損機能的康復。通過大腦信號識別患者的意圖,可幫助脊髓損傷、中風等患者重新獲得失去的行動能力、語言能力和感知能力(視覺、聽力等)。這方面,先進神經芯片中心同樣正在與醫院合作開展研究。

          癱瘓者“動起來”,失明者“重獲”光明,這也是馬斯克認為Neuralink 最早能針對人類開展的應用和幫助。在這家公司看來,即便先天失明的人,大腦皮層的視覺部分依然存在。

          除了幫助病人改善生活,腦機接口還可用于娛樂、商業、工業等領域。像是位于余杭的BrainCo,采用非侵入式路線的產品已覆蓋康復、教育、健康、消費等各個領域。它也是全球除Neuralink外唯一一家融資過2億美元的腦機接口公司。

          站在更長的時間線上,腦機接口也有望成為下一代人機交互技術。人和機器的交互,現在用的是鍵盤、鼠標、觸摸屏,未來理想的狀態則是人腦直接控制外界的事物。在馬斯克的終極暢想中,數字永生、人類與AI共生都將不是難題,人腦也因此變得更加強大,最終實現“人類改造計劃”。

          等待探討的法律倫理困境

          腦機接口技術的大面積應用,大概要到什么時候?這或許是更多如你我這些“吃瓜群眾”想知道的問題。

          美國國家衛生研究院前神經工程項目主任基普·路德維希給出的預測是,Neuralink可能還需要幾年才能獲得商業使用許可,至少還要10年才能實現大腦芯片植入商業化。相關臨床試驗,本身就需要很多年才能完成。

          盡管如此,馬斯克已在特斯拉、太空探索等取得的成績,仍然讓業界和大眾對腦機接口的商業化前景產生更豐富的聯想和期待。

          研究機構Data Bridge Market Research(數據橋市場研究公司)數據顯示,2022年腦機接口市場規模為17.4億美元,預計到2030年將達到56.92億美元。而2023-2024年,多家頭部公司將進入臨床階段,這也將會是腦機接口走向商業市場的關鍵一年。

          在楊杰看來,國內腦機接口技術這幾年發展迅速,已涌現出眾多相關公司?!案鷩庀啾?,雖然各方面還有一些差距,但不存在代差?!敝徊贿^現階段,在腦袋上開一個洞,這個操作還是會讓許多人“腦花”一緊。

          “心理障礙肯定是有的。所以,侵入式腦機接口的應用,最先從治療疾病開始,絕癥(漸凍癥、閉鎖癥等)、重癥(高位截癱等),最后走向消費領域,這是我們認為的一個發展路線?!睋嘎?,中心正在和合作醫院進行的項目,未來五六年內有望讓更多相關病患受益。

          橫亙在面前的,還有法律倫理困境。如果腦機接口設備被大規模使用,誰將擁有我們的腦電信號?誰有權讀寫?“打開”大腦后,我們是否會被外界控制?大腦機制被干涉后,誰能確定當事人自己的意志能對后果負責?當腦機接口技術將來被用于改造人腦、賦能人類時,對于沒有“外掛”的普通人,是否又會產生新的數字鴻溝?

          各種疑問和爭議,等待著探討和解答。

          5月29日,中國工信部宣布,將把腦機接口作為培育未來產業發展的重要方向,加強腦機接口應用場景探索,加速推動腦機接口產業發展。

          也是這一天,中國首部《腦機接口倫理原則和治理建議書》發布。建議書認為,腦機接口的潛在倫理風險包括:神經干預的安全風險、非自主決策風險、腦隱私泄露風險、責任歸屬問題、身份認同問題、人類增強問題、分配公正問題等,希望引發更多相關方共同關注腦機接口并積極參與倫理共治。

          橙柿互動·都市快報 記者 童蔚

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