腦機接口進(jìn)一步：AI控制大腦植入物完成初步人體試驗

　　隨著(zhù)神經(jīng)科學(xué)近年來(lái)的快速發(fā)展，基于A(yíng)I和神經(jīng)科學(xué)的腦機接口成為了下一個(gè)投資風(fēng)口，一批世界上最富有的投資者正把賭注押在神經(jīng)科學(xué)和人工智能之間的相互作用。全球十幾家公司，包括ElonMusk的旗下的創(chuàng )業(yè)公司Neuralink，都在投資、研發(fā)能夠“讀取”人腦活動(dòng)和將“神經(jīng)信息”寫(xiě)入大腦的設備。

　　人們看到了腦機接口在人類(lèi)精神、心理及身體行為上的巨大潛力，如今也邁出了通往腦機接口的重要一步——由AI控制的大腦植入物已完成初步的人體試驗。

　　眾所周知，美國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì )(SocietyforNeuroscience,SfN)是世界上最大、最權威的神經(jīng)科學(xué)組織，該非盈利性機構成立于1969年，目前在全球90多個(gè)國家擁有近3.7萬(wàn)名會(huì )員，在全球擁有130多個(gè)分會(huì )，而神經(jīng)科學(xué)年會(huì )就是其舉辦的年度盛會(huì )，每年來(lái)自全球各地的科學(xué)家及外科醫生集聚在華盛頓分享他們的最新研究及發(fā)現，這是世界神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域規模最大，最有影響力的頂級會(huì )議。

　　就在上周，2017年神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì )年會(huì )在美國華盛頓特區舉辦。本次年會(huì )中最引人矚目是大會(huì )上公布的一系列研究。在這些研究中，來(lái)自不同研究機構的科學(xué)家們利用大腦植入設備檢測情緒障礙引起的的異常狀態(tài)，并通過(guò)AI算法釋放電脈沖回擊大腦，使大腦在沒(méi)有醫生介入的情況下恢復到健康狀態(tài)，以達到控制受試者情緒及行為的效果，目前這些研究已完成了初步的人體試驗。

　　來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校(UCSF)和南加州大學(xué)(UniversityofSouthernCalifornia,USC)的聯(lián)合研究團隊基于植入式電極系統，追蹤并刺激大腦的活動(dòng)，希望最終為患有抑郁癥及創(chuàng )傷后應激障礙等情緒或精神疾病的軍人及老兵提供治療方案。

　　實(shí)際上，植入式電極系統在醫療上的應用并不罕見(jiàn)。在以往的研究中，醫生對患有運動(dòng)障礙(如帕金森)的患者，通過(guò)深部腦刺激(deep-brainstimulation)改變腦部的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)而影響患者的肢體行動(dòng)。當然，他們也將這種手段應用到情緒障礙的治療中，但收效甚微。

　　對此，來(lái)自加州大學(xué)舊金山分校的團隊負責人EdwardChang表示，他們充分的了解了目前技術(shù)的局限性，因此利用AI為精神疾病量身打造了開(kāi)關(guān)系統，只有在需要時(shí)電極才進(jìn)行刺激。該團隊使用癲癇患者已經(jīng)植入大腦的電極，記錄間斷的(以往的研究為持續性的刺激)刺激后神經(jīng)的狀態(tài)。

　　該項目的另外一部分則由來(lái)自南加州大學(xué)的研究團隊完成，他們在SfN年會(huì )上展示了人類(lèi)首張“情緒地圖”——即情緒是如何隨著(zhù)時(shí)間的推移在大腦中編碼的。

　　南加州大學(xué)的電子工程師OmidSani和他的同事對6名植入了電極的癲癇病人展開(kāi)了研究，他們記錄了一到三周內6名患者的大腦活動(dòng)及情緒變化的細節。通過(guò)對這兩部分信息的對比，研究人員找到了解讀人類(lèi)情緒的“密碼本”——一種解碼情緒變化與大腦活動(dòng)之間的算法，隨后在之前研究的與情緒有關(guān)的大腦區域中得到了驗證。

　　目前，南加州大學(xué)團隊已經(jīng)完成了部分人體閉環(huán)模擬實(shí)驗，只要發(fā)現合適的志愿者，團隊將展開(kāi)新的單閉環(huán)系統測試。但由于項目剛剛起步，他們拒絕透露相關(guān)細節。

　　除此之外，來(lái)自波士頓的麻省總醫院(MassachusettsGeneralHospital,MGH)團隊采取了不同的研究方法，相對于針對某種特定的情緒或精神疾病，他們將注意力放在多種疾病中共同存在的行為及相關(guān)的大腦活動(dòng)，比如注意力分散或缺乏同情心等。

　　在SfN年會(huì )上，麻省總醫院團隊提出了一種新的算法：當一個(gè)人從事分散注意力的任務(wù)時(shí)，例如匹配數字圖像或識別臉部情緒，可用該算法來(lái)刺激大腦。

　　麻省總醫院研究人員發(fā)現，用電脈沖刺激參與決策和情緒生成的大腦區域，可以顯著(zhù)改善參與測試者的表現。他們還繪制了一個(gè)人因為健忘或分心而變得失落、減速的大腦活動(dòng)，并發(fā)現可以通過(guò)刺激扭轉其表現。目前，該團隊已經(jīng)開(kāi)始測試使用特定模式的大腦活動(dòng)來(lái)自動(dòng)刺激大腦的算法。

　　腦機接口(brain-computerinterface,BCI)是指在人或者動(dòng)物腦部與外部設備間創(chuàng )建的直接連接通路，分為單項腦機接口和雙向腦機接口，用來(lái)完成腦與設備之間的信息交換，從入侵方式來(lái)看又可分為侵入式腦機接口、部分侵入式腦機接口以及非侵入式腦機接口。上述的項目都與人類(lèi)的精神及情緒障礙的疾病研究相關(guān)，來(lái)自南加州大學(xué)的DongSong教授則是將電極植入運用在了記憶提升上。為了完成研究，Song教授選取了20名已植入電極的癲癇患者，在關(guān)于記憶的測試中，這些電極可以記錄受試者的大腦活動(dòng)。

　　研究者在確定了最佳的記憶相關(guān)模式后，在隨后的測試中利用電極刺激大腦。研究結果顯示，這種刺激可以使短時(shí)記憶提高15%，工作記憶提升25%。而相對的，如果采取隨機刺激，記憶狀況則表現的更糟。

　　“目前，我們正在編寫(xiě)可以提升記憶的‘神經(jīng)代碼’，而這是從未有過(guò)的，”Song說(shuō)到。一旦“編碼”完成，這將意味著(zhù)人類(lèi)“升級”自身記憶將變成可能。

　　然而，始終無(wú)法回避的是尖銳的倫理和道德?tīng)幷?。腦機接口的植入裝置毫無(wú)疑問(wèn)可以改善某些精神類(lèi)疾病，但由此帶來(lái)的問(wèn)題難以估量，比如AI和腦機接口的運作很可能使患者對自我的情緒和行為控制產(chǎn)生懷疑。

　　同樣，人類(lèi)感官功能的增強，比如前文中的記憶提升，很可能是對現有社會(huì )規則的一種破壞，引起公平問(wèn)題及新的歧視。但對于一些患有阿爾茲海默癥的患者來(lái)說(shuō)，這種AI與神經(jīng)科學(xué)的聯(lián)合系統卻可能為他們帶來(lái)巨大的幸福感提升。