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未来已来?“脑机接口”或从科幻走进现实?

科普小知识2021-11-02 01:27:56
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在大脑中植入一个设备来实现人与计算机之间的快速交流是经典科幻电影中的一个情节,比如《黑客帝国》和《大脑-计算机接口》,这也是许多人津津乐道的话题。现在,在被称为“硅谷铁人”的埃隆·马斯克的口中,“脑-机接口”可能会从科幻变成现实。

令人兴奋的大脑-计算机界面

艾伦·马斯克几天前宣布,他的脑机接口初创公司Neuralink已经找到了一种实现脑机接口的有效方法。这种高带宽的脑-机接口(BMI)系统能够快速读取大脑信号,预计将在明年年底前开始人体测试。

据报道,纽拉林克的脑机接口系统利用神经外科机器人将一种专有技术芯片和信息条“线”植入人脑,然后可以通过通用串行总线接口直接读取大脑信号,甚至可以通过苹果的手机应用程序进行控制。纽拉林克已经开始测试老鼠,并与加州大学戴维斯分校合作进行猴子测试。

纽拉林克的“黑色技术”瞬间闪现在屏幕上,这不仅让全世界的网民兴奋,也让脑科学专家震惊。

"马斯克发布的BCI技术非常先进,令人兴奋."复旦大学脑科学研究所所长马岚对记者说:“首先,神经元的电极束非常薄,大约是人类头发宽度的四分之一,每束由32根电极线组成。其次,它的电极束非常柔软,这意味着它的植入对大脑造成的创伤将显著减少,并且可以植入更深的大脑区域。此外,它收集的数据量非常大,这项新技术极大地推动了人们对大脑的理解和对脑部疾病的治疗。”

复旦大学附属华山医院副院长茅颖也对神经元电极的电极通道的精细度、柔软度和数量级的改善表示认可。茅颖认为,脑-机接口技术涉及脑电信号的采集、分析和功能呈现。Neuralink在获取脑电信号方面取得了重要进展。

挑战“黑色技术”

这头牛的“黑色技术”将如何使用?马斯克在新闻发布会上说,纽拉林克的技术可以帮助因脊髓损伤而丧失活动能力或感觉能力的截瘫患者。马斯克称之为“神经蕾丝”微型装置。如果将其植入人体,一些有听力和视力缺陷或脑损伤的人将能够弥补部分功能。马斯克透露,该公司将寻求美国食品和药物管理局的批准,预计最早将于2020年开始人体临床试验。

然而,在业内人士看来,作为一种侵入性的收集大脑信息的方式,纽拉林克未来将面临的挑战是不可避免的。

侵入式接口的最大挑战是如何在手术过程中最大限度地减少对大脑的损伤,并且随着植入时间的延长,穿刺电极将被炎性细胞包裹,这将在理论上导致信号丢失。第二个挑战在于电极植入位置的精确选择和信号的有效分析,这需要深入了解大脑的功能结构和活动模式。同时,在信号控制和微细加工领域,也将面临前所未有的挑战。此外,这项技术能否应用于健康人群也值得探索,而伦理控制更是必要的。

尽管面临许多挑战,越来越多的人开始关注大脑研究的前沿领域。智力的发展将极大地推动人类的进步。陈天桥的罗迁研究所的创始人陈天桥说,他期待着在明年进行人体试验时,纽拉林克将如何平衡使用脑-机接口技术治疗疾病和拯救生命与大众商业服务之间的关系,并希望在这方面看到未来的革命性突破。

人工智能的共生与融合

事实上,除了马斯克的团队,国内外还有许多研究者致力于有创和无创脑电控制的研究。

中国科学院院士吴长期从事植入式脑机接口研究,在复杂服务计算和脑机集成混合智能方面取得了创造性的科技成果。

复旦大学脑科学研究所对感觉和知觉、学习和记忆等方面的脑电活动进行解码研究,如对奖赏记忆的存储和提取进行解码,研究治疗成瘾等记忆相关疾病的方法,最近开发了一种基于视觉信号的脑-机接口,即“脑电驱动变色龙”系统。马兰说,脑-机接口正在成为全世界脑科学的一个热门话题。与有创技术相比,无创技术将在日常生活中得到更广泛的应用,具有广阔的发展前景。

学术期刊《科学》曾发表过一篇论文称,美国卡内基梅隆大学教授何斌的团队开发了一种脑-机接口,这种接口可以无创地连接到大脑,让人们可以用大脑控制机器人手臂的持续快速运动。

陈天桥罗迁研究所的脑机接口项目主要针对患者,尤其是瘫痪患者的治疗,探索利用脑机接口使瘫痪患者能够用意念准确控制机械臂,甚至模拟触摸。

除了医学领域,脑-机接口技术还有潜力应用于教育、游戏、智能通讯等行业。美国硅谷教育机器人公司莱菔的创始人兼首席执行官张尧在接受采访时说,脑-机接口技术在教育领域也有应用场景,可以帮助学生提高学习效率,增强注意力。在实际应用中值得研究。

诚然,从脑科学的角度来看,人类对大脑的了解还不够。茅颖坦言,在未来与人工智能共生和融合的过程中,如何确保研究方向符合人类利益是另一个值得关注的方面。人工智能的发展将为人类大脑的发展插上翅膀。在这一发展过程中,我们也应该密切关注和控制可能出现的风险。