讓盲人復明？馬斯克官宣：盲視產品獲FDA認證_風聞

　　馬斯克日前宣佈“盲視技術”取得重大進展。理論上，這將真正實現人類“不需要眼睛，也能看見世界”。　　撰文 | 凌駿　　9月中旬，埃隆·馬斯克的腦機接口公司Neuralink宣佈，旗下“盲視技術”大腦植入芯片Blindsight獲美國食品藥品監督管理局（FDA）“突破性醫療器械”認證。　　馬斯克聲稱，這一設備將徹底改變視力恢復領域，能讓失去雙眼和視神經的人重見光明。按照他的設想，“盲視”將使人類“不再需要眼睛”，外接設備會直接將光信號轉化為電信號並傳入大腦。　　這是繼人工視網膜後，科學家在探索治療“最嚴重失明”道路上的最新技術。　　馬斯克發博稱，Blindsight將讓盲人看見世界　　中科院深圳先進院正高級工程師李驍健告訴“醫學界”，“對於雙眼結構、視神經等嚴重損毀的患者而言，任何藥物治療都無法重新構建神經環路，而通過‘電子體’代替人自身器官、神經細胞，看似科幻，卻也是目前看來唯一可能行得通的方式。”　　在此之前，全球在人工視網膜領域的研究幾乎已宣告失敗。此番砸下重金的馬斯克，能否通過腦機接口，讓盲人復明？　　腦機接口如何恢復視力？　　自2018年起，馬斯克曾至少4次公開表示，要全面開啓革命性的腦機接口人體試驗，把能捕捉腦信號的芯片植入大腦組織，以治療癱瘓和失明等難治性疾病。　　為此，Neuralink開發了“盲視技術”，它的原理是通過一個外接設備，將外界的光信號轉為電信號，繞過人類視覺系統前端，直接無線導入大腦。而大腦中提前植入的電極在收到信號後，會刺激視覺皮層神經細胞併產生圖像，理論上，這將真正實現人類“不需要眼睛，也能看見世界”。　　儘管馬斯克還未公佈具體的技術實施細節，但Neuralink並不是第一個嘗試這麼做的團隊。此前，包括西班牙米格爾·埃爾南德斯大學、美國伊利諾伊理工學院等，均已在人體內植入了類似的設備，並且實現了患者部分的視功能恢復。　　56歲的巴薩德就是全球少數冒着腦部手術風險，植入視覺假體的盲人之一。他在17歲時因視網膜脱落而失明。據《連線》（Wired）雜誌報道，2021年，巴薩德瞭解到伊利諾伊理工學院正在開展相關研究後，主動報名參加。　　此後，醫生為他實施了開顱手術，取下大腦後部的一塊頭骨，並將25個芯片植入到他的視覺皮層。這些芯片實際是微型刺激器，大約有橡皮擦那麼大，每個芯片包含16個微小電極，可以單獨控制。巴薩德總共被植入了400個電極。　　手術完成後，巴薩德還需要戴上一款特殊定製的“眼鏡”，上面的攝像頭會捕捉外界影像，並在一系列信號處理後直接和大腦內的芯片網絡“溝通”。由於尚處在探索階段，為了確保安全，醫生植入的電極只覆蓋了他腦中很小一部分的視覺皮層，這讓巴薩德只能在視野左下方看到影像。　　伊利諾伊理工學院實驗團隊發佈的原理圖　　同時，圖像的分辨率也不是很高，如果説正常人能看到上億像素的高清世界，巴薩德看到的更像是早期雷達圖像上的“光點”，只有幾十、幾百像素。李驍健分析，“這和植入電極的數量和範圍有關，現在的植入配置策略，離刺激大腦產生高清圖像還相距甚遠。”　　埃爾南德斯大學也在開展相關研究。醫生為志願者植入了一個包含 100個電極的設備，根據2021年發表在《臨牀調查雜誌》的研究結果，該系統讓一位60歲的女性患者能看到線條、形狀和簡單的字母。之後，研究人員還在另外三名盲人中重複了這一發現。　　一位盲人在植入腦機接口後，成功指出了“黑白邊界”　　實際應用方面，馬斯克並不是走得最快的。此前，美國仿生眼技術公司Second Sight曾宣佈，其研發的人工視網膜讓盲人恢復了視力，但這一技術路線終究沒能走通，Second Sight在2020年宣佈破產，並在2021年被科技公司Cortigent收購。　　收購完成後，Cortigent也將“復明”的希望押寶在腦機接口技術，已有6位盲人完成了初期試驗，公司聲稱，在2027年就能實現旗下產品的商業化，“屆時部分盲人將能重見光明。”　　目前，馬斯克並未回應他的“盲視技術”預計何時正式啓動臨牀試驗，美國FDA也未透露更多信息。值得一提的是，今年3月馬斯克曾表示，Blindsight已在猴子身上取得成功，雖然目前的分辨率還很低，但最終可能會超越正常人類的視力。　　治療邏輯跑通了，然後呢？　　“人工視網膜之所以失敗，很大一部分原因在於眼球內的空間實在太小，只能放下幾十個電極通道，傳輸視覺信號的質量有限，很難構建出清晰圖像。”李驍健告訴“醫學界”，腦機接口不同的是，其在顱內操作空間大，植入手術操作也比在視網膜中容易。　　雖然治療邏輯跑通了，可實際操作中的挑戰仍是巨大的。此前，Neuralink就曾公開表示，一位癱瘓者在植入腦機接口後的幾周內，腦內發生了電極脱落，影響信息傳輸速率，丟失了部分數據。　　“即便如此，當時業內對運動腦機接口仍持樂觀態度。因為哪怕脱落了80%以上的電極，對於僅有幾個自由度的腦控運動任務而言，剩餘的信號仍是足夠的。”李驍健説。　　在治療運動行為相關的疾病或症狀方面，腦機芯片能將腦信號無線傳輸到外部應用程序，後者將數據解碼為對應的意圖或動作。今年年初，馬斯克就向世人展示了一位四肢癱瘓的患者，安裝上腦機接口後，用意念操縱賽車遊戲並擊敗了正常的人類玩家。　　四肢癱瘓者通過腦機接口，“意念控制”賽車遊戲　　但和“意念打遊戲”“意念拿水杯”等腦控運動不同的是，視覺系統的修復需要海量的信號，李驍健表示，這就需要更大的刺激電流、更多的電極，以及更廣、更精準的植入範圍。　　即便不發生任何電極脱落，目前的技術仍無法實現完美的視覺。“增加電流並不難，但持續較強電流意味着電極壽命會縮短，同時導致的電極發熱，可能造成神經元的熱損傷。”李驍健説，“高密度的精細視覺刺激也是非常難的技術，它要求電極不能只放在幾十個靶點，需要大面積覆蓋。”　　在視覺皮層大面積植入電極絲是一種創傷，過多刺激還可能誘導癲癇發作、疼痛和腦組織損傷。　　更重要的是，這些電極應該植入多少，覆蓋哪些區域，最佳靶點位置和數量的組合仍不明確。埃爾南德斯大學的研究人員就在試驗後表示，“每個人的視覺皮層都存在不同，所以必須反覆試驗電極位置，以及要施加多少刺激。”　　但李驍健形容，這屬於“一錘子買賣”，“電極植入後，無論是效果不好，還是電極壽命到了，都沒有‘後悔藥’。一旦拔出這些電極，會破壞患者的視覺皮層，相當於整個靶點區就廢掉了。”　　另一個未解的問題是，失明時間長短是否會影響這些設備的效果。一般認為，越早干預效果越好，因為在失明多年後，大腦皮層的視覺系統會開始退化。　　而對於那些先天性失明的患者，馬斯克早在2022年就聲稱，“即使他們從未擁有過視力，我們仍相信可以幫助他們恢復視覺”。　　對此，學界並不好看。埃爾南德斯大學的研究人員表示，用腦機接口恢復視力的前提，是患者擁有正常的大腦視覺皮層，能處理電極施加的電信號，但先天失明的人從未使用過大腦這一區域來處理視覺信息。　　李驍健同樣告訴“醫學界”，此前曾有動物實驗表明，如果在動物出生後直接矇住雙眼，“與世隔絕”一段時間後，它們的視覺皮層發育會嚴重不良，是否還有功能，有多少功能並不好説。　　視覺重建充滿挑戰　　擅長講故事的企業家有很多，馬斯克無疑是其中的佼佼者。　　類比“特斯拉”定點充電樁，他曾描繪了Neuralink的未來佈局場景：人們可以前往周邊設施，通過機器人快速在大腦中插入設備，可操作的功能從治療癱瘓、失明、自閉症、精神分裂症到“意念”操縱電子設備、讀取記憶等。　　事實上，Neuralink在腦機接口領域起步並不算早，直到2016年才正式成立。但依託於馬斯克，Neuralink搭建了完整的技術和產業供應鏈，並擁有神經外科、電子工程、機械、軟件等學科全球最頂尖的人才團隊。龐大的資金鍊也讓Neuralink能最大程度地接受試錯成本。　　2019年，馬斯克向全球展示了旗下完全植入式的link N1大腦芯片，它只有硬幣大小，1024個電極通道分佈在64根頭髮絲1/4粗細的柔性電線上，無線感應充電。　　相比傳統的硬質腦機接口“猶他電極”，link N1採用了柔性電極，能有效降低植入大腦後的損傷，1024個通道也能實現高質量的神經信息採集。根據Neuralink的規劃，公司最終將生產出具有16000個電極通道的設備。　　link N1電極　　此前，馬斯克確實將諸多難以實現的“野心”，轉化為全球範圍內一次次重大的科技變革。而他在腦機接口領域的巨大投入，能否推動Neuralink在視覺重建領域取得重大突破？　　李驍健對“醫學界”分析，2019年的link N1屬於用於展示的“原型機”，但實際在試驗中使用的相關設備參數，Neuralink還未公佈細節。“幾乎可以肯定的是，他們應該做出了不少調整。”　　據李驍健介紹，link N1電極絲的一大特點是“細”，低損傷，但近年來Neuralink真正投入臨牀試驗的產品，實際上也“加粗”了電極。在給人使用的過程中，必須保證電極具有一定的機械強度。　　此外，“link N1最初是為採集信號而設計的，對於視覺重建來説，電極絲數量就不算多了。同時視覺重建需要輸入信號，其中的電刺激會使得電極更容易發生氧化還原反應，影響壽命，這都需要再進行相應的調整和改造。”李驍健説。　　“更多通道的電極，理論上能形成的視覺信息更多，但會面臨大功耗帶來的發熱；柔性電線能降低排異風險，但更軟更細電線的壽命還有待觀察。”李驍健表示，“Neuralink自己開發的手術機器人也是如此，像縫紉機一樣往大腦裏自動種植電極，從沒有過類似設備用於人體，監管部門的審批也會更謹慎。”　　Neuralink像縫紉機一樣的手術機器人　　更重要的是，即便對於馬斯克而言，硬件設備上的技術突破或許並不算難。但關鍵問題在於，要真正轉化為醫療應用端的革命性成果，還需要在視覺神經系統、臨牀基礎研究等方面取得更多醫學突破，這並非一家公司所能完成的事情。　　或許也是因為這一系列尚未解決的難題，馬斯克雖然強調了“有望治癒盲人”，但也提到這將是漸進式的。他表示，為了正確設定期望，公司會明確告訴參與試驗的患者，現階段可能實現的視覺效果，類似低分辨率的“雅達利圖形”，即“馬賽克”般的視覺運動。　　雅達利是最早的電腦遊戲廠商，曾開發二維馬賽克方塊的“打乒乓球”遊戲　　李驍健認為，毫無疑問的是，目前腦機接口在視覺重建上的應用遠談不上成熟，實際在人腦中產生的視覺信號，可能只有高清攝像機採集到的萬分之一都不到。但因為視神經損毀等疾病無法靠“生物方式”治癒，科研人員在電子植入物治療失明上的投入，為該領域提供了新的可能。　　“我最期待的倒是這個技術的臨牀試驗。運動腦控是相對成熟的方案，而視覺重建則充滿挑戰。”李驍健説。　　參考文獻：　　1.The Next Frontier for Brain Implants Is Artificial Vision　　https://www.wired.com/story/the-next-frontier-for-brain-implants-is-artificial-vision-neuralink-elon-musk/　　2.Visual percepts evoked with an intracortical 96-channel microelectrode array inserted in human occipital cortex　　https://www.jci.org/articles/view/151331