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藍牙連接,一小時植入,更小,性能更好——Neuralink腦機接口實驗在即

2020/9/7 21:45:19

不久前,在 Neuralink 總部的新聞發布會上,借助小豬格特魯德的實時神經元活動演示,馬斯克向群眾介紹了該公司的最新進展。Neuralink 由馬斯克成立于2016年,總部位于美國舊金山,主要從事馬斯克所謂的「神經織網」(neural lace)技術開發,主要研發電腦人腦融合的技術,向人腦植入芯片,未來或許能夠上傳或下載思想的微型電極。
時隔一年,Neuralink 的腦機接口有了不小的進展,今天上臺演講的馬斯克抑制不住自己的興奮:

Neuralink 推出的新設備,通信能力提升百倍,又尺寸極小易于植入,在技術上是一個重要突破。新版本的腦機接口尺寸更小,性能更好,和 Apple Watch 等智能手表一樣能夠待機一整天,在你睡覺的時候無線充電。馬斯克等人給它的命名很簡單:the Link v 0.9 版。
「新版的腦機接口就像安裝在你腦中的 Fitbit 手環,」馬斯克說道。

馬斯克表示,目前的腦機接口可支持 1024 個信道(之前的設備只能做到 6-8 個),而且可以安全地植入多個,尺寸為 23mm×8mm,植入后緊貼顱骨,位置穩定且隱蔽,不容易傷害軟組織。「我現在可能就裝了個 Neuralink,但你們不會知道的,」馬斯克說道。

相比去年在小鼠上植入的 USB-C 有線腦機接口,the Link 的無線技術顯然距離實用化邁進了一大步。馬斯克表示,這種腦機接口現在的連接距離 5-10 米,和藍牙耳機差不多(事實上它的確是用藍牙進行通信的),它可以和你的手機無線連接。同時也因為可以實時連接,所以軟件也可以不斷升級,逐漸增加功能。
有新的腦機接口,Neuralink 也開發了新版的手術機器人,相比去年的「縫紉機」看起來有了很大進步。

這臺機器會對大腦結構進行掃描,小心避開危險區域,所以植入過程也不會對大腦產生傷害。
為了對 Neuralink 的效果進行驗證,研究人員在豬的體內植入腦機接口,并展示出來,馬斯克說道:「這是真正的 live demo。」

選擇豬這種動物,是因為它們與人類的大腦相似性較高,同時也易于保持快樂。
要想對大腦的行動進行干預,首先我們需要對不同動作產生的腦部電波變化進行預測,這項工作目前已經實現了。在活動現場,我們可以實時看到有植入體動物的腦電波圖。

現在,腦機接口可以協同 AI 算法讀取出大腦活動信息,未來研究人員將嘗試進行寫入。這會是治療疾病、進行矯正的基礎。
Neuralink 技術的進展似乎預示著腦機接口技術的研發正在步入正軌。發布會上,馬斯克還宣布了一個好消息:Neuralink 的腦機接口設備,已經在 7 月份獲得了 FDA 的「Breakthrough Devices Program(突破性設備計劃)」許可,即將在人類身上進行植入實驗,該公司也正計劃進行更多的實驗批準申報。
FDA 的「突破性設備計劃」旨在通過更快地醫療設備開發、評估和審核,為患者和醫療設備需求者提供及時使用的機會,同時保留法定的標準以進行上市前的批準。
有了 FDA 批文,意味著實驗進入了重要新階段。消息一出,現場響起掌聲。
不到一小時植入腦機接口馬斯克的 Neuralink 0.9 版現在到了什么進度?過去幾個月,Neuralink 為實驗豬植入了寬度為 22.5 毫米、厚度為 8 毫米的設備。該硬件的頂部有一個計算芯片,上面有 64 根微小的線,線的末端懸有傳感器。開顱手術之前,外科醫生會將動物麻醉。
移除部分頭骨后,機器人會將線放入大腦的特定部位,以便傳感器靠近神經元,讀取清晰的大腦活動信號。

機器人使用計算機視覺軟件、高端相機及其他技術讓線實現精確對準,縫合過程大約需要 30 分鐘。但馬斯克在接受采訪時表示他對整個過程需要花費的時間并不滿意。
從術后恢復效果來看,目前站在攝像機面前的三頭小豬都十分安詳,Joyce 沒有接受過植入手術,Dorothy 接受過手術,現在已經移除 Link 設備,傷口已經完全愈合,和其他沒有植入物的小豬一樣。
格特魯德則仍然佩戴 Link 芯片,當飼養員給格特魯德喂食并蹭了蹭它的鼻子時,身后的一塊電腦屏幕就會顯示出變化:它的神經元開始興奮,也就是在響應人類的觸摸動作。與馬斯克一同出現在演講中的這臺外科手術機器人同樣吸引了許多關注。

這臺機器人來自溫哥華的一家工業設計公司 Woke Studio,類似此前的耳后通訊終端。需要指出的是,這臺機器人的底層技術仍然由馬斯克的 Neuralink 負責,Woke Studio 負責外觀和用戶體驗部分。

Neuralink 手術機器人由三個部分組成:頭部、身體和底部。機器人的頭部是頭盔的形狀,能夠包裹住患者的頭部進行操作,還能指導手術針。此外,頭部還包括用于繪制患者大腦圖像的嵌入式相機和傳感器。這款手術機器人的設計旨在使其具有擬人化的特征,使這種侵入性手術看起來沒那么可怕。頭盔內部還襯有一次性袋子,用于無菌操作。

接受一場腦機接口的植入手術耗時不超過一小時,不需要進行全身麻醉,并且「當天就能出院」。
盡管患者不會清醒著目睹這臺機器的運轉,但這臺機器人的設計仍然遵循了馬斯克的產品普遍擁有的設計美感。在無菌性和維護方面,它也需要滿足醫療方面的要求,為手術操作者提供良好的使用體驗。
目前腦機接口的連接還比較表面,馬斯克等人表示,未來的腦機接口會更深入大腦,如果更深的話,可以解決一些更加復雜的問題,甚至可以解決失明、失聰。
我們都很期待用 Neuralink 來玩《星際爭霸》,馬斯克也回答了腦機接口未來是否能用來打游戲的問題:「當然,100% 可以。打打孤島危機(Crysis)什么的不成問題」。
腦后插管,創造新人類不過,緩解抑郁癥,幫助解決強迫癥和治療腦外傷才是 Neuralink 發展這門技術的初衷。
在 2019 年 7 月,馬斯克「腦后插管」的黑科技首次亮相,其頭骨鉆孔、植入芯片的方法讓世人驚艷。這種微創的手術方式可以讓大腦與微小的電極相連,最終有助于恢復顱腦外傷患者的大腦功能。研究團隊此前已經在小鼠和靈長類動物中成功地進行了這類實驗。
最終,馬斯克希望能夠使芯片植入的過程像激光視力矯正手術一樣具有非侵入性,甚至不需要做全身麻醉。Neuralink 的一些手術需要神經外科手術機器人完成,該機器人可將一根柔韌的「線」與已經接入微型可植入計算機芯片的大腦相連。

Neuralink 去年發布的「縫紉機」就是上面這個樣子。用激光在頭骨上鉆孔,把電線和芯片植入你的大腦,這種方式你可以接受嗎?
業內專家:馬斯克的話,不是滿嘴跑火車今年 5 月,馬斯克在做客一個播客節目時曾對 Neuralink 作出預測:「我認為這家創業公司會在不到一年時間內把神經鏈接植入人體內。」他描述了一種程序,可用于治療癲癇和帕金森氏癥等疾病。在最近社交網絡上的交流中,面對人們的大量問題,馬斯克也陸續表示:用腦機接口治療成癮、強迫癥和抑郁癥不成問題,治療大腦損傷、漸凍癥「很有潛力」。
這些設備真的可以實現馬斯克所說的技術突破嗎?截至目前,按照科技界和神經科學家們的看法,的確是有可能的。
曾資助過 Neuralink 科學家項目的 Justin Sanchez 認為,目前全球約有 20 萬人已經植入了廣義上的人工神經體。此類技術目前的發展速度較快,Sanchez 所在的 Battelle Memorial 研究所目前已經開發出一種基于神經技術的非植入設備,其目的是改善人們的高爾夫球揮桿動作。
Neuralink 植入大腦的導線和電極長這樣。

馬斯克選擇今天發表研究進展的另一個重要原因,可能是 Neuralink 有望在明年進行人體試驗。要想快速進入臨床階段,這家公司需要從美國食品藥品監督管理局(FDA)獲得跳過常規監管程序的豁免。這一工作目前看來執行的進度不錯。
不過可能還有問題需要解決:目前 Neuralink 植入大腦使用的柔性聚合物不太可能在人類體內工作十年——這是 FDA 要求不易拆除植入醫療設備能夠堅持的最短時間。「如果要測試一個東西能否堅持 10 年,那么你必須真的等待 10 年,」德州人機交互設備公司 Paradromics 首席執行官 Matt Angle 說道。
至于腦機接口能否治療抑郁癥和成癮行為,神經科學家們一致認為,將電極放在大腦中可以幫助緩解這些狀況。實際上,除了 Neuralink,也有其他研究團隊在做這件事,其中包括明尼蘇達大學的 Alik Widge。這種治療包括在腦內稱為內囊的部位上放電極,并通過刺激與前額葉皮層的連接來改善認知能力,如感知和判斷。Widge 表示,全世界大約有 200 名患者已經嘗試了這種抑郁癥治療技術。
Neuralink 的上一代腦機接口「產品」示意圖。
在一些國家,阿片類藥物成癮者已經把電極植入大腦作為「戒毒」方法了。在美國,去年曾有一名男子在 WVU 洛克菲勒神經科學研究所接受了這樣的手術。一位發言人稱,此后他戒除了阿片類藥物。本月初,另一名阿片類藥物成癮者接受了同樣的手術。
大腦損傷呢?馬斯克曾在推特的回復中表示,Neuralink「具有幫助大腦受損、自閉癥和肌萎縮性側索硬化癥(ALS,漸凍癥)患者的潛力」。深度腦部刺激或通過植入電極用于顱腦外傷治療,對于很多患者而言已是治療的選項,并已獲得了積極的成果。令人鼓舞的是,此類技術也可以幫助解決自閉癥,但是治療 ALS 可能會更加困難。
盡管眼前的挑戰還有很多,由于腦機接口在幫助癱瘓者和神經系統疾病患者方面具有巨大潛力,許多科學家都在歡迎馬斯克參與這一醫學領域。但也有人警告說,他對這些設備未來實用性的主張遠未得到證實,而且他的進度表也顯得過于樂觀。最終結果會是如何,可能還要等待在人身上試驗的結果了。

從 SpaceX 到 Boring,上天入地,控制大腦,馬斯克旗下的公司在各個領域不斷向人類科技最前沿發起挑戰。這些曾被人質疑腦洞過大的行為,最近一段時間已經收獲了不少成功。更不用說還有全球市值第一的車企特斯拉。
即使是這樣,用腦機接口直連計算機的概念來得這么快,也超出了我們的預料,人們可能還需要一段時間來接受。
最后,腦機接口能不能連硬盤記錄你的記憶?馬斯克說:「有了可以讀寫大腦活動的設備,我們自然會想到把 Neuralink 做成《黑鏡》里那樣,讓機器作為人類記憶的備份工具。但現在肯定還是不行的,未來有可能會成功。」


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