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揭秘马斯克脑机接口公司Neuralink的科学雄心

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华哥科技7月21日消息 Neuralink近日终于披露了它在过去的两年一直在研究的东西。但是,尽管承诺会在人体上进行试验,但这项技术在真正产生影响之前还需要取得长足的进步。

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在面向加州科学院的一场展示中,Neuralink展示了一种医疗设备,它能够读取来自连接到一只实验鼠的1500个柔性电极的信息——比目前植入人体的系统快15倍。该公司的目标是,最终将其技术植入瘫痪或其他疾病的患者体内,使得他们能够用意念控制电脑。该公司雄心勃勃的计划最早将于明年开始人体试验。

那么,这背后的工作原理是什么呢?Neuralink说,外科医生得通过在颅骨上钻洞来插入柔性电极。但在未来,他们希望用激光在头骨上穿孔。Neuralink的总裁马克斯·霍达克(Max Hodak)在接受《纽约时报》采访时表示,“最大的瓶颈之一是,机械钻子会在头骨中产生耦合振动,这是令人不快的,而激光钻子则不会带来这种感觉。”电极线会比人的头发细得多,大概在4到6μm(微米,相当于1米的百万分之一)。

如果功能完善,Neuralink的电极线相比旧技术可能有很大的优势,因为它们不太可能损伤大脑。宾夕法尼亚大学的计算机神经科学专家康拉德·科丁(Konrad Kording)说:“我们目前发现,如果我们把(硬的)电极植入大脑,几个月后,类似疤痕组织的东西就会在周围形成。”他补充说,随着大脑的运动,电极的质量会迅速下降。

任何植入大脑的电极线都需要持久和稳定。“如果我们把技术应用到人身上,那么它就必须永远留在那里。我们不能在任意的时间间隔内把东西从大脑中取出或重新植入。”科丁补充道,“它难免会造成损害”。

科丁说,Neuralink在开发的类似玻璃纸的柔性导电线是学术界非常感兴趣的一个概念。国际财团BrainGate最近测试的一项新技术,可让人们仅使用意念就能控制机器手臂,从而饮用罐子里的水和打字。但它依赖于一系列带有多达128个电极通道的硬针,长期来看这可能会有问题,因为大脑会运动,但针不会。

科丁指出,Neuralink的聚合物可能会解决这个问题,但是神经外科医生仍然需要一个针状的工具来插入软线,即“缝纫机”。马斯克的创业公司已经获得了1.2亿英镑的融资,雇佣了一个90人的团队。该公司近日宣讲时发布的一份技术白皮书称,它已经开发出“一种神经外科机器人,能够(自动地)每分钟插入6根线(192个电极)”。该机器人看起来有些像显微镜和缝纫机的混合体,它会使用一根坚硬的针插入电极线,这样做可以避开血管,从而降低大脑炎症反应的风险。

然而,纽约范斯坦医学研究所生物电子医学中心主任查德·鲍顿(Chad Bouton)表示,软线穿透皮肤层仍会有感染的风险。

他的团队目前使用立体脑电图(EEG)来诊断瘫痪患者。Neuralink也许已经找到了一种制造和连接电极的方法,但鲍顿表示,一个主要的挑战将会是把信息从大脑中提取出来。Neuralink的微型芯片N1传感器会被植入头骨。

目前,它通过USB-C有线连接传输数据,尽管Neuralink团队正在研究无线的解决方案。布顿说,“无线遥测技术已经取得了一些进展,但要在为植入大脑的设备供能的同时,确保不会产生过多热量,仍然是一项不小的挑战。”他还指出,实现Neuralink所追求的带宽仍然存在疑问。植入的电极越多,带宽越宽,传输的数据就越多,这就需要更多的能量。

总的来说,使用柔性的软线似乎是脑机接口领域的下一步。然而,艾塞克斯大学人工智能产业研究员安娜·玛特兰-费尔南德斯(Ana Matran-Fernandez)表示,马斯克计划在2020年在人类身上试验第一批植入物,这似乎过于乐观。

美国食品和药物管理局(FDA)的审批过程可能比较缓慢,通常需要多次尝试才能获得批准。在如此短的时间内,招募人体实验对象或许更是难上加难。

目前,玛特兰-费尔南德斯的团队正在进行一个涉及经桡骨截肢者的项目,他们花了一年多的时间才找到一名志愿者来尝试一种比Neuralink技术的侵入性小得多的技术。“如果你已经有了某种有效的东西——很多截肢者就是这样——你可能不会愿意再去尝试新的东西。”她认为,拥有健康大脑的人不大可能会冒险进行侵入性手术。

鲍顿补充说,只要是以最有效、最安全的方式进行新技术的试验,患者可能会愿意尝试这些新技术。他说:“关键是要确保这项技术会是有效的,且将会对他们的日常生活产生积极的影响。”鲍顿还说,脑机接口的医学应用,比如恢复手部运动,应该放在优先位置。

现在,全世界约有5000万人生活在某种程度的瘫痪之中,每年至少有25万人遭受脊髓损伤。鲍顿补充称:“我很高兴看到企业投资于脑机接口领域,因为它有望被用于重要的(医疗)应用。”他认为,制定有具体目标的计划可能会加速该行业的发展。“问题在于,你在朝着什么方向前进。如果你没有一个明确的终点,你想投入多少钱就投入多少钱,你最终会进入到多个不同的范畴。”他说。专注于特定的医疗应用会使得公司能够逆向运作,确定引入这类新技术所伴随的未知挑战和风险。

目前还不清楚Neuralink的“缝纫机”现阶段会有什么真正的用途。举例来说,帕金森病通常是对大脑中心的一小部分(丘脑下核和丘脑)进行治疗——使用的是有4到6个深浅不一的硬电极的刺激器。

“现在,谈到自己的设备时,他们说的非常模糊。他们谈到96根电极线,但你能把它们推到那个区域吗?”考文垂大学控制学教授凯文·沃里克(Kevin Warwick)问道。他说,目前用于治疗帕金森病的刺激器是有效的,它也不需要成千上万的连接。“在某种程度上,我们已经拥有的技术近年来本来可以更进一步,比如BrainGate。如果他们现在有连接数超过超过1000个的电极线,那他们就有了更多的灵活性,但他们需要做实验。”这就提出了一些问题:那些实验将会带来什么呢?Neuralink会如何将这项技术用于治疗以外的领域呢?

Neuralink似乎有合适的人才团队以及必要的资源和技术,但沃里克问道,“他们首先要尝试和试验的是什么呢?”


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