腦機接口研究先驅?zhuān)厚R斯克投資腦機接口是營(yíng)銷(xiāo)

　　利用機器，將人與人之間的大腦相連，進(jìn)行思維的互換，或思維的共享。更進(jìn)一步，利用機器，將人類(lèi)的記憶保存起來(lái)，從而真正“永生”。這樣的場(chǎng)景，在硅谷“鋼鐵俠”馬斯克看來(lái)才是人類(lèi)文明真正的未來(lái)。

　　今年4月份，馬斯克宣布投資美國一家名為Neuralink的腦機接口初創(chuàng )公司。他們的目標是消除大腦與機器之間的隔閡：無(wú)需通過(guò)手機把想法傳達給另一個(gè)人，而是把想法直接從一個(gè)人的大腦轉移到另一個(gè)。Neuralink的團隊中大多數人來(lái)自麻省理工學(xué)院、杜克大學(xué)和IBM，他們的研究領(lǐng)域包括神經(jīng)微塵，皮質(zhì)生理學(xué)和人類(lèi)心理物理學(xué)等。

　　有了馬斯克的支持，這家公司受到全球的關(guān)注，不過(guò)也有人提出質(zhì)疑，其中就包括該團隊某些成員的導師——美國杜克大學(xué)神經(jīng)工程研究中心創(chuàng )始人、腦機接口研究先驅米格爾·尼科萊利斯(Miguel Nicolelis)。

　　近日，尼科萊利斯在北京接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)：“雖然我有兩個(gè)學(xué)生在Neuralink團隊中，但實(shí)話(huà)實(shí)說(shuō)我覺(jué)得他們的路走不通。馬斯克擅長(cháng)營(yíng)銷(xiāo)，但腦機接口不單是計算機工程上的研究，更多的是對大腦的研究。所以我覺(jué)得他們的目標最后不一定能實(shí)現。”

　　尼科萊利斯現在是美國杜克大學(xué)醫學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教授，同時(shí)也是法國科學(xué)院院士、巴西科學(xué)院院士、《腦機穿越》(Beyond Boundries)的作者。2004年，他被美國科普雜志《科學(xué)美國人》評為全球最具影響力的20位科學(xué)家之一，其研究被《麻省理工科技評論》評為10大最具突破性的科技創(chuàng )新之一。

　　尼科萊利斯寫(xiě)的《腦機接口》

　　2014年，巴西世界杯的開(kāi)幕式上，14歲的巴西高位截癱少年身披“機械戰甲”，開(kāi)出了這一全球盛宴的第一腳球。而這套戰甲的設計者就是尼科萊利斯。

　　用“機械戰甲”幫助病人恢復身體機能

　　腦機接口系統，指的是運用遍布腦部的電極傳感器來(lái)接收大腦發(fā)出的神經(jīng)信號，并試圖驅動(dòng)外在機械去完成某個(gè)動(dòng)作。這樣一來(lái)，可以讓原本需要神經(jīng)傳導的大腦信號通過(guò)另一種方式傳遞出來(lái)——轉變成語(yǔ)言、文字，更可以轉變成控制外接設備運動(dòng)的信號。而該接口可以實(shí)現大腦與相關(guān)設備迅速、高效地連接，無(wú)論距離遠近，也無(wú)論這些機械的大小，即使像航空飛船一樣大，也能運動(dòng)自如。簡(jiǎn)單地理解，就是可以做到“隔空取物”。

　　腦機接口的運行原理

　　人類(lèi)第一次成功的腦機接口實(shí)驗誕生于1963年。英國神經(jīng)生理學(xué)家格雷·沃特(W. Gray Walter)發(fā)現了關(guān)聯(lián)性負變效應(CNV)，即在一個(gè)人意識到他即將要采取的行動(dòng)前半秒鐘，大腦會(huì )出現一個(gè)鬧點(diǎn)活動(dòng)的消極巔峰。他的實(shí)驗是為癲癇病人治療，在腦內確定的病灶處，他給病人安裝了電極。在治療過(guò)程中，當病人們在欣賞幻燈片時(shí)，他偷偷把腦電電極連接到“電位轉換器”上，把病人大腦運動(dòng)皮層的場(chǎng)電位信號轉換成了幻燈片的切換信號。結果發(fā)現，病人每次打算換片時(shí)，還沒(méi)有按動(dòng)控制按鈕，幻燈片就自己換片了。這樣的成功給了后人更多

　　尼科萊利斯 正式開(kāi)始研究腦機接口是在1984年，當時(shí)他撰寫(xiě)了有關(guān)肌肉控制中樞神經(jīng)連接的博士論文。2002年，他產(chǎn)生了研制腦控外骨骼的想法。

　　尼科萊利斯告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn)，他的這一系列研究始于一只猴子。尼科萊利斯成功地讓一只猴子學(xué)會(huì )通過(guò)腦機接口去控制一只虛擬手臂，并做出正確的選擇從而獲得果汁獎勵。隨后他的研究組還通過(guò)訓練猴子用無(wú)線(xiàn)腦機接口來(lái)遙控輪椅，讓猴子在房間中隨意移動(dòng)，去摘去隨機在房間中出現的水果。

　　猴子成功實(shí)驗后，尼科萊利斯和他的團隊意識到這樣的實(shí)驗可能會(huì )幫助到身體有殘疾的病人，讓他們利用外部機械設備來(lái)恢復身體機能，甚至還能加強他們的身體機能。

　　尼科萊利斯告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn)，在他巴西的研究室里，目前有16個(gè)位病人和他們一起共同研究腦機接口系統。其中有位病人是頭部以下癱瘓，無(wú)法感知頭部以下的所有身體部位。在尼科萊利斯的團隊幫助下，這位病人接受了腦機接口的研究實(shí)驗，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的實(shí)驗和練習，目前他恢復了自己胸部的感知，并對胸部以下的刺激有所反應。

　　巴西世界杯上的開(kāi)球少年

　　巴西世界杯上的開(kāi)球少年則是另外一個(gè)成功的案例。尼科萊利斯團隊為其研發(fā)了一套“機械戰甲”，也可以被稱(chēng)為“外骨骼”(exoskeleton)的機械設備。

　　這套外骨骼系統的運行原理是，先由癱瘓少年的大腦發(fā)出行動(dòng)信號，經(jīng)由無(wú)線(xiàn)傳輸到背包內一臺筆記本大小的計算裝置中，這臺計算機將大腦信號轉換成數字化的行動(dòng)指令，讓外骨骼先穩住少年的身體，然后誘導機械腿在草坪上進(jìn)行前后運動(dòng)。當少年發(fā)現腳和足球接近時(shí)，想象著(zhù)用腳去踢它，瞬間腦信號就會(huì )命令外骨骼上的機械腿將球踢出。并且這個(gè)機器里有一定的壓力傳感功能，當他的腳踩在地上的時(shí)候就會(huì )有一定的壓力信號傳出，病人就能感覺(jué)到草坪的存在。

　　腦機接口不是簡(jiǎn)單的“開(kāi)腦洞”

　　腦機接口在癱瘓病人身上的成功也讓許多商業(yè)公司看到了這項技術(shù)的發(fā)展潛力。實(shí)際上，除了馬斯克投資的Neuralink外，還有NeuroSky、BrianCo等初創(chuàng )公司也在做相應的產(chǎn)品。

　　除了商業(yè)公司，一些政府部門(mén)對這項技術(shù)非常感興趣，甚至還想過(guò)用在軍事上，例如美國國防高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency，簡(jiǎn)稱(chēng)DARPA)。

　　2016年，DARPA就展示了通過(guò)腦機接口用神經(jīng)控制機械臂，它允許個(gè)人通過(guò)一個(gè)連接到機器人手臂的神經(jīng)接口系統來(lái)直接讓大腦體驗到觸覺(jué)。今年7月， DARPA還宣布會(huì )投資6500萬(wàn)美元，開(kāi)始“神經(jīng)工程系統設計計劃”(NESD)，目標是制造能夠連接100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的高保真度大腦植入芯片。

　　不過(guò)，在尼科萊利斯看來(lái)，這樣的商業(yè)投入是不理智的。“我們現在對大腦的了解還十分有限，技術(shù)也不是非常成熟。如果商業(yè)公司就以這樣的技術(shù)作為基礎來(lái)投資，我覺(jué)得是不理性的。這種只看短期的投入，我覺(jué)得是錯誤的。”尼科萊利斯告訴澎湃新聞。

　　尼克萊斯利堅持這項技術(shù)還需要在實(shí)驗室里多研究的原因有兩點(diǎn)。

　　一是，腦機接口技術(shù)是一門(mén)復雜的交叉學(xué)科，無(wú)論是在工程技術(shù)還是科學(xué)原理上都需要花費大量的金錢(qián)和科研資源。商業(yè)公司往往只注重工程技術(shù)上的研發(fā)，卻對大腦的運行原理一無(wú)所知?，F在，科學(xué)研究對大腦的工作機制，特別是信息編碼的規律知之甚少。但即便科學(xué)家們能搞清楚這些規律，他們仍需要生物醫學(xué)工程的方法來(lái)將復雜的神經(jīng)系統復制、轉移和保存下來(lái)。

　　二是，腦機接口目前有兩種方式進(jìn)行研究，第一種是侵入式，這種方法需要在人的腦部做手術(shù)，植入芯片。雖然植入芯片會(huì )讓機器的鏈接更精準，但手術(shù)帶來(lái)的危險也不容小覷，成本也很高。根據之前的實(shí)驗統計，2-3個(gè)月后，植入電極會(huì )因為神經(jīng)膠質(zhì)細胞的包裹而逐漸失效，無(wú)法繼續記錄神經(jīng)細胞的放電活動(dòng)。長(cháng)一點(diǎn)可以堅持2-3年，但信號質(zhì)量逐漸下降，腦機接口系統的工作性能也會(huì )隨之下降。第二種是非浸入式，在這種方式下，人的大腦不需要做手術(shù)，但需要套上一個(gè)充滿(mǎn)電極的帽子，通過(guò)這頂帽子與機器相連。這種方式下，雖然人不需要做手術(shù)，但對機器的精度和速度控制就會(huì )相對薄弱。

　　“我覺(jué)得在技術(shù)還不是相對成熟的時(shí)候，急著(zhù)賺錢(qián)是不對的。另外，我還想說(shuō)的是，我也反對將這樣的技術(shù)用到軍事領(lǐng)域。如果未來(lái)有人把這項技術(shù)用在軍事上，我會(huì )是第一個(gè)反對它的人。”尼科萊利斯說(shuō)。