科學(xué)家分享人腦芯片研究進(jìn)展

　　為了能打造出能聆聽(tīng)并回應人腦指令的晶片，以提供多樣化的醫療應用，研究人員正在克服一系列相關(guān)挑戰;在近日于美國舊金山舉行的 2015年度國際固態(tài)電路會(huì )議(International Solid-State Circuits Conference，ISSCC)的一場(chǎng)座談上，多位專(zhuān)家分享了他們在人腦介面技術(shù)方面的研究進(jìn)展與爭議。

　　各國政府都意識到了關(guān)注民眾大腦健康 狀態(tài)的重要性，該類(lèi)問(wèn)題光是在美國，一年對經(jīng)濟的耗損就高達數兆美元;雖然相關(guān)預算支出仍持續增加，仍有人認為不夠。歐盟則是推動(dòng)了一項15億美元的計 畫(huà)，投入國民大腦健康維護所需技術(shù)的研發(fā)，但卻爭議不斷;對此瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(Swiss Federal Institute of Engineering in Zurich)生物工程教授A(yíng)ndreas Hierlemann表示：“那聽(tīng)起來(lái)是很大一筆投資，但實(shí)際上沒(méi)有那么多。”

　　Hierlemann，到目前為止，該歐盟計畫(huà)在2.5年 內雖僅花費5,400萬(wàn)歐元，但仍在不斷增加;大部分的預算需求來(lái)自超過(guò)50個(gè)計畫(huà)夥伴成員，包括來(lái)自美國的;在此同時(shí)，該計畫(huà)焦點(diǎn)似乎轉向對于人腦的電 腦建模(modeling)，而不是人腦介面晶片的研發(fā)，這是一個(gè)備受爭議的問(wèn)題：“整個(gè)計畫(huà)的走向目前還沒(méi)有完全厘清。”

 　　歐盟、美國政府皆有官方贊助人腦晶片研究計畫(huà)

　　在 另一方面，美國的研究人員已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手進(jìn)行三年前白宮所發(fā)起、資金補助相對規模較小的1億美元人腦晶片研究計畫(huà);參與該計畫(huà)的美國加州柏克萊大學(xué)研究人員 Jan Rabaey表示，美國國防部高等研究計畫(huà)署(DARPA)已經(jīng)轉向為該計畫(huà)提供資金，投入金額可能達1億美元。此外美國國家衛生研究院 (National Institutes of Health)以及國家科學(xué)基金會(huì )(NSF)也開(kāi)始征求相關(guān)研究提案，Rabaey認為：“雖然一切才剛起步，但該領(lǐng)域確實(shí)擁有商機。”

　　美 國醫療技術(shù)大廠(chǎng)美敦力(Medtronic)核心技術(shù)資深總監Tim Denison表示，目前有三家公司擁有人腦植入裝置;例如美敦力的Activa PC+S，在2009年首度使用于動(dòng)物植入，目前則是收集了超過(guò)一年的部分病患資料。他指出：Activa嵌入了一種專(zhuān)門(mén)為聆聽(tīng)腦波所設計、像是示波器 (oscilloscope)的晶片：“因為以往的(腦波)紀錄活動(dòng)被限制在手術(shù)室內的數分鐘或數小時(shí)，那是很不切實(shí)際的環(huán)境，而現在我們(對人腦)能有 更多的了解。”

　　Denison最近與兩家同樣有人腦植入裝置的競爭對手NeuroPace與Cyberonics合作撰寫(xiě)了一篇文章(參 考閱讀);據了解，約有350位病患接受了NeuroPace的人腦植入裝置，能聆聽(tīng)即將發(fā)生的癲癇發(fā)作征兆并提供刺激以避免病發(fā);而 Cyperonics則在歐洲提供患者一種迷走神經(jīng)(Vagus nerve)刺激器，能以一種類(lèi)似的閉路(closed-loop)方法聆聽(tīng)對生物征象并自動(dòng)做出回應。

　　美敦力的Activa PC+S人腦植入裝置

　　Denison 表示，未來(lái)的植入裝置可望與腕戴式裝置搭配使用，以預測病患的行動(dòng)并提供刺激;他展示了一段動(dòng)畫(huà)，說(shuō)明該類(lèi)系統如何能協(xié)助帕金森氏癥患者倒一杯咖啡。 Denison指出，前方仍有許多挑戰，研究人員仍在嘗試能以最小化方式布置電極、有效擷取腦波的方法，此外他們也在研究如何解譯通常非常微弱的腦波訊 號，特別是在刺激器的訊號相對更明顯的時(shí)候;理解這類(lèi)電子刺激器如何搭配藥物使用則是另一個(gè)需要克服的障礙。