揭秘馬斯克腦機接口公司Neuralink的科學雄心

7月21日消息，Neuralink近日終於披露了它在過去的兩年一直在研究的東西。但是，儘管承諾會在人體上進行試驗，但這項技術在真正產生影響之前還需要取得長足的進步。

在面向加州科學院的一場展示中，Neuralink展示了一種醫療設備，它能夠讀取來自連接到一隻實驗鼠的1500個柔性電極的信息——比目前植入人體的系統快15倍。該公司的目標是，最終將其技術植入癱瘓或其他疾病的患者體內，使得他們能夠用意念控制電腦。該公司雄心勃勃的計劃最早將於明年開始人體試驗。

那麼，這背後的工作原理是什麼呢？Neuralink説，外科醫生得通過在顱骨上鑽洞來插入柔性電極。但在未來，他們希望用激光在頭骨上穿孔。Neuralink的總裁馬克斯·霍達克(Max Hodak)在接受《紐約時報》採訪時表示，“最大的瓶頸之一是，機械鑽子會在頭骨中產生耦合振動，這是令人不快的，而激光鑽子則不會帶來這種感覺。”電極線會比人的頭髮細得多，大概在4到6μm(微米，相當於1米的百萬分之一)。

如果功能完善，Neuralink的電極線相比舊技術可能有很大的優勢，因為它們不太可能損傷大腦。賓夕法尼亞大學的計算機神經科學專家康拉德·科丁(Konrad Kording)説：“我們目前發現，如果我們把(硬的)電極植入大腦，幾個月後，類似疤痕組織的東西就會在周圍形成。”他補充説，隨着大腦的運動，電極的質量會迅速下降。

任何植入大腦的電極線都需要持久和穩定。“如果我們把技術應用到人身上，那麼它就必須永遠留在那裏。我們不能在任意的時間間隔內把東西從大腦中取出或重新植入。”科丁補充道，“它難免會造成損害”。

科丁説，Neuralink在開發的類似玻璃紙的柔性導電線是學術界非常感興趣的一個概念。國際財團BrainGate最近測試的一項新技術，可讓人們僅使用意念就能控制機器手臂，從而飲用罐子裏的水和打字。但它依賴於一系列帶有多達128個電極通道的硬針，長期來看這可能會有問題，因為大腦會運動，但針不會。

科丁指出，Neuralink的聚合物可能會解決這個問題，但是神經外科醫生仍然需要一個針狀的工具來插入軟線，即“縫紉機”。馬斯克的創業公司已經獲得了1.2億英鎊的融資，僱傭了一個90人的團隊。該公司近日宣講時發佈的一份技術白皮書稱，它已經開發出“一種神經外科機器人，能夠(自動地)每分鐘插入6根線(192個電極)”。該機器人看起來有些像顯微鏡和縫紉機的混合體，它會使用一根堅硬的針插入電極線，這樣做可以避開血管，從而降低大腦炎症反應的風險。

然而，紐約范斯坦醫學研究所生物電子醫學中心主任查德·鮑頓(Chad Bouton)表示，軟線穿透皮膚層仍會有感染的風險。

他的團隊目前使用立體腦電圖(EEG)來診斷癱瘓患者。Neuralink也許已經找到了一種製造和連接電極的方法，但鮑頓表示，一個主要的挑戰將會是把信息從大腦中提取出來。Neuralink的微型芯片N1傳感器會被植入頭骨。

目前，它通過USB-C有線連接傳輸數據，儘管Neuralink團隊正在研究無線的解決方案。布頓説，“無線遙測技術已經取得了一些進展，但要在為植入大腦的設備供能的同時，確保不會產生過多熱量，仍然是一項不小的挑戰。”他還指出，實現Neuralink所追求的帶寬仍然存在疑問。植入的電極越多，帶寬越寬，傳輸的數據就越多，這就需要更多的能量。

總的來説，使用柔性的軟線似乎是腦機接口領域的下一步。然而，艾塞克斯大學人工智能產業研究員安娜·瑪特蘭-費爾南德斯(Ana Matran-Fernandez)表示，馬斯克計劃在2020年在人類身上試驗第一批植入物，這似乎過於樂觀。

美國食品和藥物管理局(FDA)的審批過程可能比較緩慢，通常需要多次嘗試才能獲得批准。在如此短的時間內，招募人體實驗對象或許更是難上加難。

目前，瑪特蘭-費爾南德斯的團隊正在進行一個涉及經橈骨截肢者的項目，他們花了一年多的時間才找到一名志願者來嘗試一種比Neuralink技術的侵入性小得多的技術。“如果你已經有了某種有效的東西——很多截肢者就是這樣——你可能不會願意再去嘗試新的東西。”她認為，擁有健康大腦的人不大可能會冒險進行侵入性手術。

鮑頓補充説，只要是以最有效、最安全的方式進行新技術的試驗，患者可能會願意嘗試這些新技術。他説：“關鍵是要確保這項技術會是有效的，且將會對他們的日常生活產生積極的影響。”鮑頓還説，腦機接口的醫學應用，比如恢復手部運動，應該放在優先位置。

現在，全世界約有5000萬人生活在某種程度的癱瘓之中，每年至少有25萬人遭受脊髓損傷。鮑頓補充稱：“我很高興看到企業投資於腦機接口領域，因為它有望被用於重要的(醫療)應用。”他認為，制定有具體目標的計劃可能會加速該行業的發展。“問題在於，你在朝着什麼方向前進。如果你沒有一個明確的終點，你想投入多少錢就投入多少錢，你最終會進入到多個不同的範疇。”他説。專注於特定的醫療應用會使得公司能夠逆向運作，確定引入這類新技術所伴隨的未知挑戰和風險。

目前還不清楚Neuralink的“縫紉機”現階段會有什麼真正的用途。舉例來説，帕金森病通常是對大腦中心的一小部分(丘腦下核和丘腦)進行治療——使用的是有4到6個深淺不一的硬電極的刺激器。

“現在，談到自己的設備時，他們説的非常模糊。他們談到96根電極線，但你能把它們推到那個區域嗎？”考文垂大學控制學教授凱文·沃裏克(Kevin Warwick)問道。他説，目前用於治療帕金森病的刺激器是有效的，它也不需要成千上萬的連接。“在某種程度上，我們已經擁有的技術近年來本來可以更進一步，比如BrainGate。如果他們現在有連接數超過超過1000個的電極線，那他們就有了更多的靈活性，但他們需要做實驗。”這就提出了一些問題：那些實驗將會帶來什麼呢？Neuralink會如何將這項技術用於治療以外的領域呢？

Neuralink似乎有合適的人才團隊以及必要的資源和技術，但沃裏克問道，“他們首先要嘗試和試驗的是什麼呢？”

儘管馬斯克關於讀心計算機的設想可能還有很長一段路要走，但要獲得FDA的支持，並在未來幾年開始在人體上進行試驗，就必須把重點放在這項技術的醫療用途上。馬斯克的團隊表示，他們將與斯坦福大學的傑米·亨德森(Jaimie Henderson)等神經外科醫生展開合作，進一步打造臨牀設備。亨德森是癲癇治療專家，也是Neuralink的顧問。

該公司目前的重點或許是將一種針對癱瘓、帕金森病等疾病的治療設備推向市場，但馬斯克似乎有着更加宏大的計劃。去年，他在Joe Rogan Experience播客上表示，這項終極技術將會讓人類能夠“有效地和人工智能融合在一起”。

沃裏克認為這個想法並非天方夜譚。“在這一點上，我百分之百認同他，升級人類的潛力是巨大的。”他説道，“但我想要他親自去試一試。他泛泛而談，但他自己並沒有做過任何的實驗。”