馬斯克的腦機(jī)接口毀譽(yù)參半 專家解讀“神經(jīng)連接”還有多遠(yuǎn)

每經(jīng)記者 張凌霄    每經(jīng)編輯 高涵    

圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)

近日，知名電動(dòng)汽車公司特斯拉的創(chuàng)始人埃隆•馬斯克為自己旗下的腦機(jī)接口公司 Neuralink舉行了一場(chǎng)全球矚目的發(fā)布會(huì)，馬斯克在現(xiàn)場(chǎng)介紹了該公司的最新一代植入式腦機(jī)接口產(chǎn)品。

這場(chǎng)發(fā)布會(huì)立刻掀起了人們關(guān)于科幻未來(lái)是否臨近，以及人類對(duì)大腦的探索究竟幾何的熱烈討論。

雖然有學(xué)者認(rèn)為馬斯克的“小豬直播”未展現(xiàn)神經(jīng)解碼方面的“任何重大進(jìn)展”，但也有專家對(duì)此表示了肯定。全球領(lǐng)先的腦神經(jīng)科學(xué)公司NextMind的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Sid Kouider在接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時(shí)說(shuō)道，他們（Neuralink）的舉動(dòng)正在增強(qiáng)人們對(duì)神經(jīng)接口的認(rèn)知。

今年1月，NextMind在今年舉行的國(guó)際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（CES）上展示了其用于實(shí)時(shí)交互的非侵入式腦機(jī)接口設(shè)備，該設(shè)備允許用戶僅通過(guò)意念控制數(shù)字世界中的任何東西。據(jù)外媒報(bào)道，這款可穿戴式的腦機(jī)接口是全球首個(gè)此類產(chǎn)品。

然而，腦機(jī)接口技術(shù)要被真正應(yīng)用到治療自閉癥、抑郁癥、阿爾茨海默癥等腦部疾病，還需要攻克許多難關(guān)。業(yè)界認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)將經(jīng)歷“腦機(jī)對(duì)接”“腦機(jī)交互”“腦機(jī)融合”三個(gè)發(fā)展階段，當(dāng)前正由第一階段向第二階段過(guò)渡。

“神經(jīng)解碼”道阻且長(zhǎng) 

在Neuralink的發(fā)布會(huì)上，馬斯克展示了第二代植入式腦機(jī)接口產(chǎn)品。一枚硬幣大小的可植入大腦的芯片將通過(guò)類似微創(chuàng)手術(shù)的方式被植入腦中，植入后，微小的電極“線”將穿過(guò)大腦的外表面，通過(guò)1024個(gè)薄電極與腦細(xì)胞交流，檢測(cè)來(lái)自神經(jīng)細(xì)胞的電脈沖，顯示大腦的工作情況。按照Neuralink的長(zhǎng)期計(jì)劃，這些線被設(shè)計(jì)成可以通過(guò)計(jì)算機(jī)生成的信號(hào)與外界進(jìn)行交流。

今年5月時(shí)，馬斯克曾表示，Neuralink開(kāi)發(fā)的腦機(jī)接口設(shè)備將會(huì)在五年內(nèi)讓人們不再使用語(yǔ)言交流。另外，其產(chǎn)品可能會(huì)在一年內(nèi)被首次植入人腦中。

腦機(jī)接口科學(xué)家、卡耐基梅隆大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任賀斌教授認(rèn)為，馬斯克演示了在腦機(jī)接口設(shè)備小型化和無(wú)線通信等工程領(lǐng)域的發(fā)展，但似乎沒(méi)有展現(xiàn)神經(jīng)解碼方面的“任何重大進(jìn)展”。

但是在Kouider看來(lái)，這次發(fā)布會(huì)仍有其重要意義，因?yàn)樗ぐl(fā)了人們對(duì)神經(jīng)接口的興趣，也描繪了一個(gè)腦機(jī)接口可能為人們帶來(lái)好處的未來(lái)。“盡管目前還不清楚Neuralink的研究是局限于臨床應(yīng)用，還是同時(shí)涉及開(kāi)放給主流應(yīng)用，但他們的舉動(dòng)正在增強(qiáng)人們對(duì)神經(jīng)接口的認(rèn)知，人們會(huì)意識(shí)到人類從神經(jīng)接口技術(shù)中受益并不是遙遠(yuǎn)的事情。” Kouider向記者說(shuō)道。

過(guò)去幾十年中，人類對(duì)于人或動(dòng)物的大腦與外部設(shè)備之間進(jìn)行信息交換的可能性的探索一直在緩慢地、斷斷續(xù)續(xù)地進(jìn)行著。

1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授雅克•維達(dá)爾（Jacques Vidal）首次在學(xué)術(shù)期刊上提出腦機(jī)接口的概念，用以表述大腦與外界的直接信息傳輸通路。

較為矚目的階段性成果出現(xiàn)在2008年。匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家安德魯•施瓦茨（Andrew Schwartz）在當(dāng)年宣布其做出的腦機(jī)接口可以被猴子用來(lái)操縱機(jī)械臂給自己喂食。2014 年巴西世界杯上，佩戴外骨骼的截肢殘疾者，憑借腦機(jī)接口從輪椅上站起來(lái)踢了第一腳球。2016年，癱瘓男子 Nathan Copeland 用意念控制的機(jī)械手和奧巴馬“握手”，意味著癱瘓病人首次恢復(fù)了知覺(jué)。

然而，復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長(zhǎng)王守巖表示，科學(xué)家對(duì)運(yùn)動(dòng)功能解碼已經(jīng)做了很多，但與大腦高級(jí)功能如情感、疼痛、記憶相關(guān)的解碼更加復(fù)雜，人類還知之甚少。由此看來(lái)，腦機(jī)接口技術(shù)要治療自閉癥、抑郁癥、阿爾茨海默癥等腦部疾病，還需要攻克許多難關(guān)。如

從技術(shù)水平來(lái)看，由于人腦的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，觀測(cè)大腦結(jié)構(gòu)、讀取神經(jīng)信號(hào)始終是科學(xué)界的難題。神經(jīng)信號(hào)解碼機(jī)制也仍有太多未解之謎。

腦機(jī)接口技術(shù)的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。比如，電極植入、信號(hào)輸入或輸出的過(guò)程，都有可能造成腦部傷害，而腦電波信息收集和使用，有可能涉及對(duì)個(gè)人隱私的侵犯等。

腦機(jī)接口的現(xiàn)在和未來(lái)暢想

腦機(jī)接口根據(jù)腦電信號(hào)獲取的方式，可分為非侵入式、侵入式和部分侵入式。此次，Neuralink的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該就是為了證明腦機(jī)接口設(shè)備和系統(tǒng)的安全性。

Neuralink公司、BrainGate研究項(xiàng)目等重在研究侵入式腦機(jī)接口。而NextMind公司、BrainCo公司等則在非侵入式的解決方案領(lǐng)域領(lǐng)先。

Kouider告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，“在人的大腦內(nèi)部，信噪比（SNR）是更強(qiáng)的。因?yàn)楫?dāng)你思考時(shí)，頭骨就像一個(gè)屏障，降低了大腦產(chǎn)生的電信號(hào)。無(wú)論是侵入式的還是非侵入式設(shè)備，都是從你的神經(jīng)元中檢測(cè)這些電信號(hào)。”

對(duì)于侵入式設(shè)備來(lái)說(shuō)，要刺破大腦皮層，很多人都會(huì)對(duì)它的安全和健康影響存在顧慮。Kouider指出，Neuralink所公布的侵入式設(shè)備仍然存在非常大的安全和健康風(fēng)險(xiǎn)。“第一個(gè)問(wèn)題是手術(shù)過(guò)程可能引發(fā)的感染。第二個(gè)問(wèn)題是炎癥和組織增生，這是人本身對(duì)外來(lái)物的一種自然防御。在大腦中，這些問(wèn)題比身體的其他部位更為嚴(yán)重。還有很多并發(fā)癥是可能出現(xiàn)的。”

而清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)高小榕教授曾表示，有創(chuàng)腦機(jī)接口最大的好處就是能夠直接從大腦皮層獲取信息，這樣可以避免神經(jīng)信號(hào)因遠(yuǎn)距離傳播而衰減。這種技術(shù)記錄到的信號(hào)具有極高的信噪比和良好的時(shí)間、空間及頻率分辨率。

Kouider則認(rèn)為，由于目前傳感器技術(shù)快速持續(xù)地發(fā)展，無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法可以與基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，非侵入式設(shè)備也得以獲取和分析質(zhì)量更好的電信號(hào)。他表示，相對(duì)于有創(chuàng)設(shè)備，無(wú)創(chuàng)腦機(jī)接口具有穿戴簡(jiǎn)單、不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，只是實(shí)時(shí)操作電信號(hào)、容易與其他硬件和軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成、電池充電更安全等優(yōu)點(diǎn)。

在Kouider看來(lái)，非侵入式的腦機(jī)接口設(shè)備對(duì)于大眾消費(fèi)市場(chǎng)和日常消費(fèi)者來(lái)說(shuō)將是一個(gè)更有吸引力的選擇。以NextMind產(chǎn)品為例，可穿戴的非侵入式產(chǎn)品目前可用于實(shí)時(shí)游戲控制、與VR和AR交互的全沉浸式體驗(yàn)等應(yīng)用場(chǎng)景。

但在一些臨床應(yīng)用領(lǐng)域，如幫助癲癇、漸凍癥等病癥患者恢復(fù)感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能等，侵入性腦機(jī)接口仍是重要的技術(shù)方案。早在2012年，BrainGate就已宣布其侵入式腦機(jī)接口設(shè)備成功地讓兩名因幾年前腦中風(fēng)而癱瘓患者通過(guò)控制機(jī)器人手臂進(jìn)行伸出和抓取。

Kouider分析認(rèn)為，在這一方面，應(yīng)用這種方案的好處可能大于潛在的風(fēng)險(xiǎn)。“考慮到所有潛在的安全問(wèn)題，人們是否愿意以在頭上鉆孔為代價(jià)來(lái)進(jìn)行人腦和外部設(shè)備的連接，只有在未來(lái)才能得出答案，”他補(bǔ)充道。

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