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心电感应即将成真(2-2)
2020-07-09 / W阅生活 / 556浏览量 /评论数 89
心電感應即將成真(2/2)

世界各地实验室都在打造能以意念控制的机器介面,不仅能造福肢体瘫痪者、让我们不用说话就能下指令,未来甚至能透过电子装置治疗疾病⋯⋯然而还要多久人脑才有机会升级?

(续前文)

侵入大脑

另一种方式是直接把电极植入大脑,2004年Matthew Nagle就採用这种方法。目前为止,植入式脑机介面的试验对象多为瘫痪患者,因为对他们而言,值得以手术与风险来换取身体功能的改善。奈格尔曾经利用试验机会,让一名瘫痪患者与电脑连结;这名患者透过学习,能以意念控制电脑萤幕上的游标、遥控电视以及发送电子邮件。

去年,研究人员使用新版本的植入式「大脑之门」(Braingate)介面,让三名瘫痪患者以大脑控制打字,每分钟可打出八个单字。可惜的是,目前这套最先进的系统必须植入大约100个电极,还必须让一大束电线侵入脑部;儘管很像《骇客任务》电影里的场景,然而可能导致感染。在德国弗莱堡大学开发医疗用脑机介面的Thomas Stieglitz说,「感染是一大问题,并且从头皮穿出的接头不甚美观。如果再扩充到全大脑介面(同为Neuralink产品),需要植入数百万甚至数十亿个电极,更别提这些电极目前无法无线运作。」

Stieglitz团队正在开发可抑制癫痫发作作的脑部植体,如果成功,未来就有机会能更广泛使用脑机介面。他说,「我们的梦想是植体中有个程式会说:好,六秒钟后癫痫可能会发作,我应该刺激脑的这个部份来防止发作。」Stieglitz表示已经有款植入式装置取得医疗产品许可,是神经步调(NeuroPace)公司的神经刺激装置。弗莱堡大学成立的神经迴环(Neuroloop)公司也在开发一款血压植体,可刺激迷走神经中传送血压资讯给大脑的纤维,让大脑知道现在血压太高,触发体内的感压反射(baroreflex),使心肌和血管出现变化,从而快速降低血压。

然而Stieglitz陷入研究人员初期製作植体时遇到的工程问题,不论是想治疗癫痫或透过思想跟朋友对话,都必须先解决这项困难。他说,「这个挑战是设计出能跟人体互动一辈子的系统。」意思是我们必须想办法以无线方式供电给头颅内的系统,不需要拿出来充电,并且确保它跟神经互动时不会造成伤害,或在人体充满水的环境中不会鏽蚀。史蒂格利兹表示,后者或许可以用和神经组织同样柔软的「软性植体」来解决,但外科医师执行手术时,将会像在「植入水母」。

植入式装置除了实用问题,还必须处理道德问题。DARPA认为在健康士兵身上测试的手术成本太大、风险太高,Valeriani则认为最好投资在确定可行且不需手术的介面,这类介面成本也较低。不过Valeriani承认,只在头颅外安装电极,提供的细节完全不足以因应全脑介面的需求,只能让神经科学家概略了解脑部各区有何反应。必须深入大脑才能取得单一神经元的精确读数,然而除了动刀,没有别的方法了吗?

望(神经)尘莫及

心电感应即将成真(2/2)

加州大学柏克莱分校研究团队把这个「神经尘粒」植入大鼠的某条神经。(图片来源:Neuroloop)

五年前,美国加州大学柏克莱分校研究团队首先发表「神经尘」;如今,两位发明人Jose Carmena和Michel Maharbiz成立了伊欧塔生物科技公司(Iota Biosciences),开发微型神经植体,只需简单的体外程序就能完成装置。卡米纳说明,「装置方法就跟穿耳洞或刺青一样。」

他们使用大小和沙粒相仿的植体,成功记录并刺激大鼠的神经。预测未来可在人体植入多个神经尘粒,透过监测装置记录健康状况,甚至只要调整适当神经,就能治疗从心脏病到气喘等各种疾病。这样的神经尘粒既没有线路也没有电池,更不需要接头,解决了必须持续供电的问题。

心电感应即将成真(2/2)

DARPA开发出这种极小的装置,可植入血管,记录大脑活动。(图片来源:University of Melbourne)

但该怎幺在不锯开头骨的情况下把植体放进大脑?有个方法是等这类装置缩小,就可把尘粒「注射」至脊髓液。DARPA曾为军用装置提出类似方案,以「服用、注射或吸入等方式」把奈米装置送到大脑。

Maharbiz质疑,这幺小的植体是否有实际效用?事实上,两位Iota创办人认为这类装置不用进入中枢神经系统,就能达成「颠覆想像」的成果。他们发明的尘粒可透过四肢和器官的神经分支到达大脑,方法和NeuroPace血压置入相仿。Maharbiz说,「我们认为神经系统中还有其他地方可以装置这类连接埠,儘管这样无法提供像在大脑皮质中安装1000条通道那幺大的频宽,但能做的事已经多得令人惊讶。例如刺激周边神经,加强认知能力等等。」

对于不希望头骨挨刀的人而言,神经尘似乎是最佳解决方案,但我们能用它来打造马斯克的梦想机器,或设计出以数百万个电子尘点构成的全脑介面吗?

有趣的是,Iota团队最初那篇神经尘论文的共同作者徐东津(Dongjin Seo),目前正与Neuralink合作。儘管马斯克对自己的新计画讳莫如深,但Carmena和Maharbiz认识其中几位成员,据说他们打造次世代植入式大脑介面的概念「完全没有夸大」。Carmena表示,姑且不论马斯克的其他野心,最先受惠的人将是某些特定疾病患者,「事实上他们会製作一直以来都相当需要的临床装置。就用途而言,医疗领域会先使用一段时间,我没办法断定多久,但一定会花一些时间。」

我们现在只能静观其变。但如果说有人将颠覆脑机介面的世界,应该非马斯克莫属!(完)