敖顯奎

你真的很難忽視“腦機(jī)接口”的存在，因?yàn)樗某晒?duì)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(diǎn)，不久前他旗下的神經(jīng)科學(xué)公司Neuralink宣布了成立以來的一項(xiàng)重要成果——一個(gè)可擴(kuò)展的高帶寬腦機(jī)接口系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)類似縫紉機(jī)的機(jī)器人和一些粗細(xì)只有4至6微米、比人類頭發(fā)絲還細(xì)的線路組成。Neuralink的目標(biāo)是在癱瘓患者體內(nèi)中植入腦機(jī)接口設(shè)備，使他們能夠用大腦控制手機(jī)或計(jì)算機(jī)。

這個(gè)設(shè)備與大腦連接的電極數(shù)量是FDA批準(zhǔn)的、用于帕金森氏病患者裝置的1000倍。他希望，未來，植入腦機(jī)接口芯片的過程可以像眼科的準(zhǔn)分子激光手術(shù)一樣簡(jiǎn)單。據(jù)了解，Neuralink將尋求美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的批準(zhǔn)，最早于2020年開始對(duì)人類進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

電機(jī)尺寸突破性的“縮小”

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

此番，Neuralink公布的微電極陣列兩個(gè)電極距離相差還達(dá)到了微米級(jí)別（100多微米），這已經(jīng)比較接近實(shí)際的腦細(xì)胞大小了（神經(jīng)細(xì)胞大概10-15um）。再提升2-4個(gè)數(shù)量級(jí)，便有希望完成腦機(jī)接口的終極任務(wù)。

接入方式仍然“血腥”

為了這臺(tái)機(jī)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(duì)大腦損害小且能傳輸更多數(shù)據(jù)。Neuralink腦機(jī)接口系統(tǒng)共有3072個(gè)電極，分布在大約100根柔性電線上，每根電線都由一個(gè)定制的、類似縫紉機(jī)的外科機(jī)器人單獨(dú)插入老鼠的大腦中。

為了把如此細(xì)微的電線精準(zhǔn)地植入大腦，Neuralink研制了一款配套的神經(jīng)外科機(jī)器人系統(tǒng)。它外形像是一個(gè)“縫紉機(jī)”，在高端光學(xué)設(shè)備的幫助下，“觀察”頭骨上人為制造的、4個(gè)直徑為8毫米的微小孔洞，把電線“精準(zhǔn)”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(cè)1000多個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。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(jìn)去。未來，他們希望能以激光的方式替代。

這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)老鼠進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。研究人員完成了至少19次手術(shù)，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(xué)戴維斯分校的科學(xué)家合作，對(duì)猴子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)靈長(zhǎng)類動(dòng)物能夠通過該系統(tǒng)來控制計(jì)算機(jī)。

Neuralink的神經(jīng)外科主任Matthew McDougall博士還表示，該版本的設(shè)備“只適用于嚴(yán)重的未被治療的疾病患者”。第一個(gè)臨床試驗(yàn)將針對(duì)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(gè)8毫米的孔，共安裝4個(gè)Neuralink的植入物。這些植入物會(huì)記錄大腦活動(dòng)，將大腦信號(hào)傳遞給植入在耳后的一個(gè)小裝置。該裝置能夠把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

10秒植入一根“柔性電線”

這個(gè)“縫紉機(jī)”的工作諸多細(xì)節(jié)也已公布，其中很多地方耐人尋味。這個(gè)機(jī)器一針一針的植入柔性電線的樣子像極了縫衣服。負(fù)責(zé)刺入大腦的針尖先會(huì)穿進(jìn)這個(gè)環(huán)，然后通過這個(gè)環(huán)拽著整根電線一起進(jìn)入大腦，到達(dá)指定深度之后，針就會(huì)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(gè)機(jī)器人10秒鐘就能夠完成一根電線的植入動(dòng)作。所以在視覺上，它工作的時(shí)候不像真正的“縫紉機(jī)”那么快。

值得一提的是，這個(gè)刺穿的動(dòng)作事實(shí)上也就是強(qiáng)行進(jìn)入大腦的過程，想象一下我們即便是扯下一根頭發(fā)都會(huì)感到疼痛，所以這個(gè)過程產(chǎn)生的刺痛感是毫無疑問的。這也是為何馬斯克會(huì)強(qiáng)調(diào)在之后的實(shí)驗(yàn)中需要“麻醉”的原因。（編輯/侯幫虎）