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人脑连接计算机不是梦!脑机接口助瘫痪者再次行走?
方展策
作者:方展策评论评论:点击率点击率:

发表时间: 2022-12-12 14:51:23

作者介绍

少年时,曾研习 Geographic Information System,可惜学无所成,侥幸毕业。成年后,误打误撞进入传媒圈子,先后在印刷、电子、网络媒体打滚,略有小成。中年后,修毕信息科技硕士,眼界渐扩,决意投身初创企业,窥探不同科技领域。近年,积极钻研数据分析与数码策略,又涉足 Location Intelligence 开发项目;有时还会抽空执教鞭,既可向他人分享所学,亦可鞭策自己保持终身学习。

   科技狂人埃隆·马斯克(Elon Musk)的业务版图,除地上的电动车与天上的低轨卫星外,还有人脑中的“脑机接口”(Brain-Computer Interface,BCI)。这个月初,马斯克旗下大脑芯片公司Neuralink展示了一只脑内已植入BCI的猴子,可以透过“意念”打字,并宣称此技术可让瘫痪者再次行走,预计6个月内便可以进行人体试验,看似前景一片光明。然而,有医学专家却对其展示成果表示怀疑,更有动物保护组织指控该公司虐待动物,美国联邦当局已就此展开调查。


Neuralink开颅植入脑机接口


  2022年12月1日,Neuralink在美国加州佛利蒙总部举行的发布会上,播放了一段猴子用大脑操控计算机光标在屏幕上打字的影片。马斯克解释,这只猴子并非真的懂得如何输入文字,而是可以藉由意念控制光标移动到虚拟键盘上发亮的位置。


Neuralink于2022年12月1日播出的示范影片中,一只植入了Link脑机接口装置的猴子,用大脑操控光标移动至虚拟键盘,实现在屏幕上打字。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   Neuralink利用手术机械人在猴子脑骨切开一个小洞,放入有如硬币大小的接口装置“Link”;接着,手术机械人会绕开血管,像缝纫机般把连接着Link的线路缝进大脑皮层表面,并盖回头皮。之后,Link会以无线方式传输脑电波,计算机接收讯号后便会进行破译和分析,理解个中意思后即会执行指令,譬如操控光标移动到指定位置。


有如硬币大小的Link装置,内藏逾千条细如发丝的线路,用作连接脑部。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   这项看似新颖的脑机接口技术,其实已有逾30年的研究历史。1924年,德国精神科医生汉斯·贝格尔(Hans Berger)发现脑电波的存在后,科学界对脑机接口的研究已零星浮现,惟真正的研究浪潮却始于1990年代末。


1990年代末研究浪潮曝发


   1998年,美国埃默里大学为脑干中风患者约翰尼·雷(Johnny Ray)植入脑机接口,让他可以用意念控制计算机光标后,BCI技术的研究方向开始明朗起来。


   2005年,美国犹他大学辖下的Cyberkinetics公司取得FDA许可,对9位病人进行第一期运动皮层脑机接口临床实验,其中包括四肢瘫痪的马特·内格尔(Matt Nagle)。在脑部放进BCI装置后,内格尔成为世上首位用侵入式脑机接口来控制机械臂的病人。自此,研发BCI技术的科企便逐渐增多。


   2014年巴西世界杯,半身瘫痪患者朱利安诺平托(Juliano Pinto)透过脑机接口连接“外骨骼”(Exoskeleton)设备,从轮椅站起来,开出了这届赛事的第一脚球,全球数十亿人为之欢呼。


巴西世界杯开幕式上,半身瘫痪的朱利安诺平托穿戴着一个头盔与一套外骨骼设备,成功地为世界杯开球;这个头盔背后正是脑机接口。(图片来源:翻摄SuperRoboHead的YouTube影片)


   2016年,美国斯坦福大学神经修复植入体实验室以猴子为实验对象,成功让猴子用大脑操控计算机,在1分钟内打出莎士比亚名剧《哈姆雷特》的经典台词:“To be or not to be. That is the question.”


   2018年,美国国防高级研究计划局(DARPA)宣布,研发可穿戴式脑机接口系统,能够在几毫米范围内跟大脑进行通讯,让飞行员可以同时操作3架飞机。


马斯克倡议人类与AI共生


   2019年,Neuralink发表崭新的侵入式脑机接口技术,展示了一台外形似是缝纫机的手术机械人,能够将粗度只有4至6微米的线路植入大脑;同时,又演示了一款可以从植入1,500个电极的实验老鼠中读取信息的系统。来到这时候,BCI技术已开始吸引市场目光,而Neuralink亦顺利完成1.58亿美元(约12.32亿港元)的融资。


Neuralink在发布会上也展示其新型手术机械人,能够辅助神经外科医生将Link装置植入患者脑内。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   2020年,Neuralink在发布会上安排一只已植入脑机接口小猪登场,随后即场替它拆除接口;整个过程中,小猪都表现得欢天喜地。马斯克希望,藉此表达植入脑机接口就像做激光矫视手术般,安全、无痛、又快捷。


Neuralink在2020年发布会上,直播植入了脑机接口小猪的脑电波图。当工作人员抚摸它的鼻子时,小猪的神经开始兴奋,其脑电波讯号清晰可见。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   2021年,Neuralink释出一段已植入BCI的猴子用意念来玩电子游戏《Pong》的影片,证明脑机接口可以帮助身体瘫痪者回复活动能力。结果,该公司获得2.05亿美元(约15.99亿港元)的C轮融资,当中的投资者更包括Google Ventures。


   根据马斯克构想中Neuralink的发展蓝图,希望10年内可以让两个植入脑机接口的人无需开口说话,直接通过脑电波沟通,达到“传心”(Telepathy)境界;25年内则研制出“全脑接口”(Whole-Brain Interface),让脑部所有神经元皆能跟外界连接,进入人类与人工智能“共生”的超人世代。


   马斯克坚信,随着人工智能不断进步,人类智慧终有一天会被超越。但倘若人脑能够透过与计算机连接而强化运用,便可以跟上人工智能的发展,不至于遭AI淘汰。他扬言,一旦Neuralink脑机接口项目准备就绪,便会在自己身上安装一个Link装置。


Neuralink人体试验再闯关


   为求尽快实现目标,Neuralink现已向美国食品及药物管理局(FDA)提交BCI的人体试验申请。马斯克表示,与FDA的商讨进展顺利,有望在6个月内展开人脑运动皮层中的植入测试。其实,该公司早于2019年曾递交相关申请,当时马斯克也宣称可以在2020年底进行人体实验,惟最终却不了了之。


Neuralink手术机械人会在头骨上切一个洞,让Link装置滑入大脑皮层,然后盖回头皮,即可完事。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


Neuralink手术机械人能将连接着Link的线路缝入大脑皮层表面,以读取脑电波讯号。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   过往为FDA制定脑部植入物试验指导原则的科罗拉多大学教授克里斯汀·威尔(Cristin Welle)指出,FDA在审批申请时,不但会分析植入装置会否伤害脑部,或对患者构成风险,还会考虑装置的耐用性,因为脑脊液有可能会侵蚀电极上的涂层。


   尽管要取得人体试验许可并不容易,但目前已有好几家企业与科研机构获得FDA批准。以生物电子医学初创Synchron为例,该公司已获准将BCI装置植入严重瘫痪患者的大脑中,让病人可以透过脑机接口进行基本的计算机操作与对外沟通。


医学专家对Neuralink感疑虑


   相比起Neuralink,Synchron的技术方案不需要做开颅手术,故此侵入性较低。它使用类似心脏搭桥的微创手术方式,透过血管将网状传感器“Stentrode”运送到大脑。抵达指定位置后,传感器会自动张开,紧贴着血管壁,得以捕捉大脑产生的脑电波。与Stentrode相连的接收装置则植入在病者胸口,通过无线方式与外界进行数据传输和充电。


Synchron采用微创手术植入脑机接口,方案简单又安全,因而获得马斯克青睐。2022年8月有消息传出,马斯克已接洽Synchron表达投资意向。(图片来源:Synchron官网)


   虽然Synchron方案看似更简单和安全,但在马斯克的名人效应与炫目的展演手法下,始终是Neuralink较受市场注目。可是,匹兹堡大学医学院眼科学系助理教授Xing Chen指出,Neuralink产品至今仍未有在人体上进行试验,或获得FDA批准,所以大家必须审慎看待该公司的演示内容。


   宾夕法尼亚大学医学伦理与卫生政策助理教授安娜韦克斯勒(Anna Wexler)则认为,Neuralink用猴子脑控打字,营造出神奇的演示效果,可能会让严重残疾人士对其产品存有过于乐观的期望,而忽略了手术过程中的风险。


农业部将启动虐待动物调查


   除此以外,自从Neuralink播出参与实验的猴子与小猪影片后,外界也开始担心实验动物遭受虐待。2021年2月,美国动物保护组织向农业部投诉,表示有资料证明Neuralink与加州大学戴维斯分校的动物实验,有虐杀猴子之嫌。


   面对如此严厉的指控,Neuralink与加州大学先后响应指,他们的研究受到严格监管,并符合程序。自此之后,Neuralink的官网内容和对外公开活动,就开始强调实验动物所享有的福利。


   例如,官方网志中会定期更新实验动物的健康状况评估;在早前举行的发布会上,马斯克也特别强调,猴子在参与实验时都很快乐,因为实验结束后可获得食物作为奖励。


   来到2022年12月,《路透社》爆料指,美国农业部监察长应一名联邦检察官的要求,就Neuralink违反《动物福利法》的行为,将在几个月内启动联邦调查程序。


加速研发增加动物受伤风险


   有内部员工指控,马斯克不断催促要加快研发进度,给予团队极大的压力,令到部分实验项目在准备不足的情况下,依然要匆忙推进,致使实验结果不够明显或失败;于是团队被迫要增加项目测试次数,无形中提高了参与实验动物的受伤风险,最终导致被安乐死的动物数量高于实际所需。


马斯克表示,不仅愿意在自己身体装上Neuralink脑机接口,假如其孩子受了重伤,他也很乐意将接口植入孩子体内。(图片来源:Twitter@ElonMusk账户)


   根据《路透社》披露的资料,Neuralink从2018年至今已杀死约1,500只实验动物,当中包括羊、猪、猴子、以及老鼠;至于其竞争对手Synchron,在动物实验期间只杀死了约80只羊而已。


   当然,Neuralink的动物死亡总数较高,并不一定代表该公司违反法例或标准研究流程;关键在于在实验过程中有否造成动物不必要的痛苦和死亡。《路透社》向农业部查问调查进展,其发言人只表示不愿置评。


Neuralink官方YouTube频道内,有两段标题为《Animal Care at Neuralink》的影片,内容主要描述Neuralink动物农庄内几乎所有动物都吃得好、住得好。(图片来源:翻摄Neuralink官方YouTube影片)


   由是观之,纵使脑机接口是科技界最具潜力的发展方向之一,但在推进过程中势必会遇上重重阻力。从技术层面来看,科企仍需努力寻找可跟大脑兼容、能长期使用、生产成本低的脑机接口材料,并要积极探索商业化模式。从外部挑战来看,科企还需面对政府部门规管、保护动物组织监察、医学伦理争议等。这将是一场非常漫长的持久战。


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