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未来人脑或也能“硬件升级”

2017-06-11 00:14 手机之窗 随心 分享
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未来人脑或也能“硬件升级”

(图:DOUG CHAYKA,THE WALL STREET JOURNAL)

   6月10日消息,据华尔街日报报道,脑机接口(BCI)成为硅谷初创公司和美国国防部的科学家和工程师们热衷的研究主题,这一技术的最终目标让人脑像计算机一样实现自由调试和升级。

  埃米莉·柏格哈德(EMILY BORGHARD)在自己头骨上植入了一台微电脑。她外表看上去与常人无异,左耳后面一块小小的隆起暗示皮下植入的位置。

  在植入手术之前,埃米莉每天都会经历多达400多次癫痫发作产生的棘波。这种无法抗拒的异常神经活动让她的童年变成了不堪回首的恐怖噩梦。她无法在无人陪伴的情况下开车、上课,独处超过半小时都会有危险。“人们发现我躺在地上,或者神经恍惚地在大学城附近转悠。”

  2011年,时年19岁的埃米莉接受了耐药性癫痫的根治性手术。外科医生切开她的头骨,植入一个小型独立电脑,相当于在她的海马区植入了一个Zippo打火机。微电脑通过一对细长的电极检测脑内不规则的神经活动,并释放相应的脉冲进行调节。艾米丽会两天一次将植入物收集的信息传输到笔记本电脑,然后发给位于加州山景城的Neuropace公司。埃米莉所使用的“反应性神经刺激系统”(RNS)便是这家公司的产品。医生根据传回的数据,不断评估和调整治疗方案。

  在植入芯片、手术和药物的帮助下,埃米莉的癫痫发作降到每月2次。现年27岁的她在不久前拿到了社会工作专业的硕士学位,她希望未来有一天能够在医院从事病人权益工作。

  帮助埃米莉重焕新生的是“神经技术”(Neurotechnology),一种神经学、神经外科学和智能硬件结合的新领域。今天,大多数神经技术公司专注于医疗应用,后者被认为是数十亿美元的市场。全球已有超过10万人接受深脑刺激植入疗法,借助植入物减少类似帕金森病的那种震颤。

  初步研究表明,类似技术的靶向脑刺激可以帮助记忆丧失者找回记忆,这一应用有望为540万美国老年痴呆症患者带去福音。尽管研究公司众多,但Neuropace的RNS系统是目前唯一获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准的植入治疗方案。RNS系统能够感知神经活动并作出反应。该领域的其他公司——比如美敦力:(Medtronic)、波士顿科学(Boston Scientific)和史赛克(Stryker)——也都在开展相关研究。

  除了稳妥的医疗用途,一些从业者还提出更激进的目标:通过人机结合实现健康人的认知增强。

  神经技术领域的一个重量级参与者是Darpa,一个隶属于美国国防部的研究机构。站在军事和科学的交叉点,Darpa长期以来一直在推动科学家和工程师实现看似不可能的事情。几十年前他们开发一个叫Arpanet的项目催生出后来的互联网,GPS和自动驾驶领域也可见到Darpa的参与。Darpa医学研究部门目前也在资助使用大脑植入物治疗脑损伤和精神疾病的研究。

  Darpa曾许诺出资6000万美元打造“生物皮层直系交互界面”(direct cortical interface)。目前埃米莉使用的植入物只能与小部分神经元互动,而Darpa则是希望创建一个能同时连接多达100万个神经元的神经接口。

  这样的人机接口将把人脑变成一个像电脑那样可编程可调试的机器。以前通过药物、培训教育和心理治疗才能实现的目标,未来可通过更直截了当的手段实现。好比科幻电影《黑客帝国》中描述的“矩阵”(The Matrix),下载一段代码即完成新技能的学习。Darpa生物技术办公室主任Justin Sanchez将这一过程比做软件和硬件开发的‘设计-建造-测试’周期——建立原型,衡量其在现实世界中的表现,并相应地进行调整——这是人类改进新技术的一贯方法。或许在神经技术的帮助下,未来我们能以同样的方式升级自己的大脑。

未来人脑或也能“硬件升级”

  (Neuropace公司生产的这款微电脑能够植入病人脑内,抑制癫痫发作。)

  有硅谷钢铁侠之称的明星企业家伊隆·马斯克(Elon Musk)也为脑机接口的设想吸引,专门为此创建了Neuralink公司。Neuralink致力于实现一种被马斯克称为“神经知网”(neural lace)的技术——通过数十亿微电极将大脑思想像数据一样上传和下载。马斯克称他期望实现无需言语而毫无压力的人际交流,据说马斯克已经在尝试摆脱输入法只用“心灵感应”发短信。Neuralink则拒绝就此对外界透露任何形式的信息。

  企业家布莱恩·约翰逊(Bryan Johnson)在2013年以8亿美元将他的创业项目卖给了PayPal,他在去年8月出资创立神经技术公司Kernel并担任首席执行官至今。约翰逊将新项目称为所有人类工作中最重要的事情,并坚信未来经由神经技术实现的认知增强将会为每一个领域带来重大进步。

  除了招兵买马之外,外界对Neuralink和Kernel这些公司的研究进展知之甚少。宾夕法尼亚大学计算记忆实验室负责人Michael Kahana表示无论在学术界还是商业界该领域都有大量的人才流动。斯坦福大学和加州理工的教授帮助硅谷成为世界创新中心,学术和商业的紧密结合让许多远期技术迅速商业化,神经技术正是此地培育出的最新产业之一。

  在大脑中植入硬件首先需要解决如何在不损伤头骨的情况下选定植入位置,这也是创业公司Longeviti Neuro Solutions建立的初衷。这家创企是由约翰霍普金斯医院的整形外科医生Chad Gordon和医疗设施行业资深人士Jesse Christopher联合创立。Gordon医生原先为那些因手术等原因造成头骨缺失的病人开发填充假体,后来意识到这些假体上可以镶嵌功能部件——比如药物注射口或者电子部件——让病人因祸得福。

  一天早上,戈登博士在约翰霍普金斯医院的意见会议室向记者展示了他们研发的颅骨板:一块光滑、透明的矩形塑料板,具体形状可根据用户需求进行定制。塑料板的中央镂空以容纳硬件和为之供电的电池。

  工作人员称硬件开发和取放手术都不是问题,研究的难点在于目前人们对大脑工作机制的理解仍然十分有限。正如“神经技术”这一名字所暗示,“神经”比“技术”重要。

  匹兹堡大学神经生物学教授同时也是脑机接口先驱的Andy Schwartz批评行业内不切实际的傲慢习气,认为在商业化之前应该先把基础科学做踏实。

  只需要看一眼目前动物神经修复工作的水平,就大致可以想象脑机接口的科研之路还有多漫长了。瑞士联邦理工学院曾做实验,尝试用脑芯片植物配合人工刺激器让一只瘫痪的猴子重新获得行走能力,期望有朝一日相关研究能为瘫痪患者带来福音。不过,实验中的猴子最终只能算勉强恢复了行动能力,姿态像牵线木偶一样僵硬笨拙。运动皮层的操作尚且如此,思想和语言层面的难度就可想而知了。

  不过基础科学的不足不会让马斯克退却,这位可是要从地面交通倒火箭航空全方位革新人类社会的科技狂人。不过,硅谷“快速行动,打破陈规”的作风能否在神经科技领域奏效还有待观察。

  Kernel创始人定期组织知识分子、科学家以及创业者进行聚会,席间他常常被问到脑机接口的事。与会者已能接受这种技术逐渐变成现实,但对背后的伦理问题感到不安。一旦实现了认知增强,这种技术是为少数人垄断还是开放使用造福全人类?政府会不会允许人民自行升级“民智”?企业和公司会不会将大脑升级作为员工福利,甚至更进一步,将之作为招聘门槛?这一前所未有的技术会加剧社会不公还是促成世界大同?创业热潮的背后,人们需要慎之又慎。

  约翰逊和神经学教授姆斯·乔丹诺(James Giordano)认为人们高估了自己对技术发展的掌控。“不管你喜欢与否,神经技术正在发生。天机已泄,魔盒已开。以为你能阻止它的想法不是天真就是愚蠢。”

责编:小窗
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