人脑接口最新进展,人脑接口最新突破

　　

　　当地时间8月28日，美国知名企业家埃隆马斯克(Elon Musk)在网上直播展示了这只大脑被植入脑机接口设备的猪，它的大脑活动信号可以被实时读取。这一举动引发了各种想象，用“脑洞大开”来形容也不为过。 　　

　　

　　脑机接口(Brain-computer interface，BCI)一直是人类与计算机技术和人工智能(artificial intelligence，AI)相结合的手段，也是改变人类心理和生活方式的可能途径。然而，由于这项技术面临着各种伦理问题，因此受到了广泛的质疑和严格的审查。 　　

　　

　　但由于脑机接口技术在解决脑神经损伤疾病方面的重要需求和应用，仍在一步步向前推进。我们邀请著名生物科普作者张天侃为读者解读相关问题。 　　

　　

　　问：马斯克这一次展示的脑机接口设备，对比以往的设备有什么突破吗？ 　　

　　

　　答：当地时间8月28日，马斯克的脑机接口公司“Neural Connection”举行了一场直播，展示了一只被植入神经链设备的猪，名叫格特鲁德(Gertrude)。两个月前植入了神经链装置，目前状况良好。这个神经链装置是一个芯片，有数千个微电极和1024个连接(通道)。芯片直径2.3厘米，厚度0.8厘米。 　　

　　

　　当神经装置被植入猪的大脑时，一小部分头骨将被移除并插入大脑约6mm深，以将芯片与脑细胞连接起来。这种芯片可以读取大脑中生物电流的传输和变化，而不会对大脑造成任何持久的损害。 　　

　　

　　从外表上看，一只大脑中植入了芯片的猪和其他正常的猪没什么区别。但现在的猪在演示现场走动时，可以通过显示器看到猪大脑发出的实时脑电信号。当猪自由行走时，它的脑电信号有规律的曲线。当猪的鼻子接触到一个物体时，显示屏上会出现一个不规则且杂乱的图像，就像音频中的噪音图像一样。通过这次演示，研究人员认为，可以通过脑机接口获得生猪的大脑信息(电信号)，并准确预测其大脑的信息和行为。 　　

　　

　　2019年，“神经连接”公司在美国旧金山做了一次演示。在小鼠和灵长类动物的大脑上安装了USB-C端口，实现脑机连接。动物大脑的神经活动可以通过植入动物大脑的微电极进行记录和分析。 　　

　　

　　不过，此次展示的脑机接口已经实现了无线传输，新的神经链接设备可以通过低功耗蓝牙在10米内与手机APP配对。 　　

　　

　　虽然“神经连接”公司这次没有发明新的脑机接口，但是改进和简化了脑机接口设备的尺寸和植入的难度。它通过1024个电极连接大脑，读取脑电波、脉搏等生理信号，具有无线充电功能。这个设备的电池寿命是24小时。如果未来植入人脑，可以像眼部手术一样简单安全，1小时内即可完成。不用全身麻醉当天就可以出院。 　　

　　

　　看似是一种读心术，但现场展示实际上并没有真正读出猪脑的真实信息是什么，只是靠分析预测。即使神经链装置记录了小猪的脑电信号并进行演示，也只是简单地演示了四肢的运动与小猪大脑中神经放电的关系，在神经信号的解码方面并没有实质性的进展。所以现在还远远不能把这样的设备植入人脑，和智能手机连接传输各种大脑指令。 　　

　　

　　 当地时间8月28日，埃隆马斯克的脑机接口公司召开发布会，展示了Neuralink脑机接口技术的实际应用过程。 　　

　　

　　问：脑机接口技术目前最实际的应用，最急迫攻克的问题是什么？ 　　

　　

　　答：Neurolink在小猪身上的这种实验当然意味着未来可以将芯片植入人类大脑。那么，这样的芯片植入大脑有什么用呢？ 　　

　　

　　在人脑中植入芯片的第一个目标是治疗疾病。许多疾病都是由大脑神经元的损伤引起的。大脑受损后，有些信息不容易传递到四肢。同时可能会破坏大脑中枢神经递质的传递，使人的思维混乱。如果能对这些大脑信息传递进行补充和引导，就可以治疗一些脑部疾病。 　　

　　

　　现在的脑机接口已经深入到直接利用芯片与神经细胞融合，从而帮助各种生理功能的人，比如运动功能受损的人，包括帮助四肢残疾、脊髓受损的人重新行走或者重新支配上下肢，从而完成各种生理功能。其机理是人的思想和想法(表现为大脑的生物电信号)通过脑机接口传递给计算机，然后计算机对大脑信号进行解码，传递给假肢、机械臂或机械足，完成正常的生理功能，如吃饭喝水、走路，甚至从事轻量级运动。 　　

　　

　　从方法上来说，采集脑电信号有两种技术，一种是植入式(有创)，一种是感应式(非植入式或非侵入式)。前者包括植入大脑的任何芯片和电极，而后者戴着一顶有多个电极的脑电图扫描仪(EGG)帽子，收集并记录头部产生的微弱生物电信号，然后放大并解码这些信号。 　　

　　

　　在疾病的治疗中，脑机接口可以分为几类。第一，帮助残疾人获得正常的生理功能和生活能力；二是帮助残疾人学习，比如翻书、写文章；三是治疗因神经递质产生和传递困难而引起的脑内各种神经精神疾病，如帕金森病、癫痫、自闭症等。到目前为止，脑机接口只在第一类和第二类疾病中显示了初步结果。 　　

　　

　　第一种是1998年实现的，其中一个是因为脑干中风被锁住的。 　　

合征的病人约翰雷通过脑机接口，控制了电脑光标。在2014年巴西世界杯上，身患截瘫的28岁巴西青年朱利亚诺平托身着一套称为外骨骼机器衣的装置来到场边，为世界杯象征性地开球。平托的机械腿就是通过脑机接口控制的，即大脑指令通过生物电信号传递到由计算机控制的机械腿，后者把球踢到足球场内。

　　

第二类现在有了更新的发展，如香港中文大学研发的一种脑机界面软件可以让双手残障的人写出汉字并写作。残障者戴上有16个接触面的无线脑电波接收器，然后盯住电脑屏幕，后者有横竖撇捺勾五个笔画轮流闪亮，残障者心里想着要写的笔画，计算机就能收到并破译选择笔画的指令，将选中的汉字逐笔写出来。而且，依靠软件的联想功能，屏幕上还会持续出现文字或词组，供使用者选择。

　　

问：那么，治疗神经精神疾病可能的路径是什么？

　　

答：脑机接口治疗神经精神疾病是目前尚未突破的难关，但是也可能会在将来获得突破，如治疗帕金森病、癫痫、自闭症等。

　　

在此次展示之前的7月20日，马斯克发推特称，神经链能够实现“直接通过芯片听音乐”的功能。当被问及神经链设备是否能刺激人体释放催产素、血清素和其他化学物质，是否可能像人体的神经元及突触一样工作时，他给予了肯定的回答。

　　

但是，神经链设备能否刺激人体释放催产素、血清素和其他化学物质还有待未来的研究结果来证实，果真能实现，就可以治疗帕金森病、癫痫、自闭症等疾病，因为这些疾病的病因是大脑中某种神经递质（化学物质）要么难以合成，要么浓度较低，要么是难以输送到靶组织，如特定区域的大脑神经元中，以促使神经元完成某些特定功能。

　　

1996年的美国亚特兰大奥运会开幕式上，通过电视转播，全球观众都看到，患有早期帕金森病的拳王阿里用自己难以控制的颤抖的双手举起奥运火炬，点燃了奥运主火炬的圣火，他的行动似乎更像僵硬的机器人，这一刻让人动容。原因在于，患这种病的人大脑中的一个不足0.5厘米的称为黑质的特殊神经核释放的神经递质多巴胺不足。

　　

大脑要指挥人体运动或活动，需要黑质释放多巴胺，后者经过不同的大量的神经元进行突触传递，依次激活下一个神经元，最后到达神经和肌肉的接触点，指挥身体肌肉执行各种连贯动作，如最简单的步行，或者复杂的动作，如打篮球、踢足球。

　　

现在，治疗帕金森症的主要方式是对患者补充左旋多巴胺，当然，补充多巴胺也会导致运动问题，主要是不受控的异动症，常见于面部肌肉，颈、背和肢体也可出现。

　　

脑机接口的出现为治疗帕金森病提供了一个新的路径和平台。一个最简单的方式是，如果植入芯片能与黑质中的神经元融合，并接受APP的指令刺激，就可能产生足够的多巴胺，以治疗帕金森病。不仅如此，就连正常人也可以通过这种方式刺激大脑分泌浓度更高的多巴胺，因为它是一种快乐激素，能让人感觉愉快。

　　

问：很多人关心的一个问题是，脑机接口真的能读懂思维吗？

　　

答：通过脑机融合解读或破译人的思维和想法也许是一种天方夜谭，但未来也有可能会实现，这当然有其有利的一面，如可以提前知道罪犯或**的意图，警方可以事前采取行动终止犯罪。但是，不利的一面是，个人再也不会有隐私，连思想也会被破译。

　　

因此，对于脑机接口的伦理审查应当极为严格。现在，神经链设备已经被美国食品和药物管理局授予“突破性设备状态”，但并未批准进行人体试验，未来这种人机融合设备能否被批准人体试验，还是一个未知数。这也说明，对于脑机接口技术在人体上的使用，各方的态度都是十分谨慎的。

　　

脑机接口技术未来最大的应用前景，还是用来治疗各种大脑神经元损害导致的疾病。至于说到破译思想，这属于人类伦理和法律的底线，技术上既难以突破，法理上也不容突破。

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