“腦機接口”距離人類再近一步

敖顯奎

你真的很難忽視“腦機接口”的存在，因為它的成功對人類的生活方式將是“顛覆式”的。硅谷明星馬斯克再度成為科技圈的焦點，不久前他旗下的神經(jīng)科學公司Neuralink宣布了成立以來的一項重要成果——一個可擴展的高帶寬腦機接口系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個類似縫紉機的機器人和一些粗細只有4至6微米、比人類頭發(fā)絲還細的線路組成。Neuralink的目標是在癱瘓患者體內中植入腦機接口設備，使他們能夠用大腦控制手機或計算機。

這個設備與大腦連接的電極數(shù)量是FDA批準的、用于帕金森氏病患者裝置的1000倍。他希望，未來，植入腦機接口芯片的過程可以像眼科的準分子激光手術一樣簡單。據(jù)了解，Neuralink將尋求美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的批準，最早于2020年開始對人類進行臨床試驗。

電機尺寸突破性的“縮小”

腦機接口的最終目的是要將以細胞為基礎單位的大腦，和以晶體管為基礎單位的電腦連接起來，如此才有了完整解讀大腦信號的可能。不過這一要求也恰恰成為了這門技術發(fā)展的“門檻”，要想解讀大腦，必須在技術上突破與大腦細胞連接的電機的尺寸。傳統(tǒng)半導體技術2毫米邊長的正方形底座上可以放上100多個電極，但這個密度相比人腦中的860億個神經(jīng)細胞仍相距甚遠。

此番，Neuralink公布的微電極陣列兩個電極距離相差還達到了微米級別（100多微米），這已經(jīng)比較接近實際的腦細胞大小了（神經(jīng)細胞大概10-15um）。再提升2-4個數(shù)量級，便有希望完成腦機接口的終極任務。

接入方式仍然“血腥”

為了這臺機器，Neuralink專門研制了一種接入腦袋的電線——柔性電線。這種電線寬度僅為4至6微米，對大腦損害小且能傳輸更多數(shù)據(jù)。Neuralink腦機接口系統(tǒng)共有3072個電極，分布在大約100根柔性電線上，每根電線都由一個定制的、類似縫紉機的外科機器人單獨插入老鼠的大腦中。

為了把如此細微的電線精準地植入大腦，Neuralink研制了一款配套的神經(jīng)外科機器人系統(tǒng)。它外形像是一個“縫紉機”，在高端光學設備的幫助下，“觀察”頭骨上人為制造的、4個直徑為8毫米的微小孔洞，把電線“精準”植入大腦。配套這些裝置的還有一塊芯片，用于幫助傳輸數(shù)據(jù)。

在新能方面，該裝置一次可以檢測1000多個神經(jīng)元的活動。不過，讓人害怕的是在接入人類腦袋的過程中，它的方式還是略微血腥，利用鉆孔的方式在頭骨上打進去。未來，他們希望能以激光的方式替代。

這個系統(tǒng)已經(jīng)對老鼠進行了動物實驗。研究人員完成了至少19次手術，并在87%的情況下成功地放置了電線。馬斯克還透露，Neuralink還與加州大學戴維斯分校的科學家合作，對猴子進行了實驗，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)靈長類動物能夠通過該系統(tǒng)來控制計算機。

Neuralink的神經(jīng)外科主任Matthew McDougall博士還表示，該版本的設備“只適用于嚴重的未被治療的疾病患者”。第一個臨床試驗將針對因脊髓上部損傷而完全癱瘓的人群，并將在患者的大腦中鉆4個8毫米的孔，共安裝4個Neuralink的植入物。這些植入物會記錄大腦活動，將大腦信號傳遞給植入在耳后的一個小裝置。該裝置能夠把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。

10秒植入一根“柔性電線”

這個“縫紉機”的工作諸多細節(jié)也已公布，其中很多地方耐人尋味。這個機器一針一針的植入柔性電線的樣子像極了縫衣服。負責刺入大腦的針尖先會穿進這個環(huán)，然后通過這個環(huán)拽著整根電線一起進入大腦，到達指定深度之后，針就會往回抽，然后把“頭發(fā)絲”留在大腦之中。一根電線只需要一次穿刺，據(jù)了解，這個機器人10秒鐘就能夠完成一根電線的植入動作。所以在視覺上，它工作的時候不像真正的“縫紉機”那么快。

值得一提的是，這個刺穿的動作事實上也就是強行進入大腦的過程，想象一下我們即便是扯下一根頭發(fā)都會感到疼痛，所以這個過程產生的刺痛感是毫無疑問的。這也是為何馬斯克會強調在之后的實驗中需要“麻醉”的原因。（編輯/侯幫虎）