马斯克展示脑机接口:芯片植入猪脑 实时读取小猪喜怒哀乐
核心提要
- 馬斯克現場展示了這款硬幣大小、可以置于人們顱頂部位的設備。其直徑為 23 毫米,厚度 8 毫米,擁有 1024 路連接,能夠感應溫度氣壓,并讀取腦電波、脈搏等生理信號。
- 馬斯克展示了一群實驗豬。其中幾只實驗豬之前接受過外科手術,由手術機器人將最新版的 Neuralink 設備植入大腦。
- 結果顯示這些豬的大腦活動可以通過無線傳輸到附近一臺電腦上,讓在場所有人員看到當馬斯克撫摸它們的鼻子時,這些豬的大腦神經元有所反應。
- 為了證明其技術的安全性,Neuralink 公司還從一些動物身上取出植入物,并發現這些動物恢復正常生活,沒有明顯的不良影響。
- 這些項目的目標都是利用大腦植入技術實現奇跡般的壯舉,比如為盲人恢復視力,幫助癱瘓或中風的人交流,治療精神疾病等等。
- Neuralink 公司嘗試制造一種更接近消費電子設備的植入物,這種植入物比現有產品更小、更便宜,對腦組織的影響更小,但可以處理海量的大腦數據。
- 中科院神經生物所李澄宇教授:新版本的設備比以往的更小,電池可以使用全天,當晚可以完成無線充電,通過替代部分頭骨實現了低可見度,離實際應用推進了很大一步。未來會強力推動人腦工作原理的理解,并可能對社會的運行模式產生顛覆性影響。
- 清華大學腦機接口專家洪波教授:從馬斯克的演講,可以感到他對神經編碼原理不是很關注,對其難度的認識不夠,他大部分的精力都在上面兩方面的工程設計和實現,目前團隊安排也能看出這一點。其實這次演講更像是 Neuralink 的人才招聘,科學和工程進展并沒有媒體期待的那么巨大。
騰訊科技文 \ 皎晗、喬輝
8 月 29 日消息,據媒體報道,當地時間周五下午,硅谷明星企業家埃隆?馬斯克(Elon Musk)在位于加州弗里蒙特的腦機接口初創公司 Neuralink 總部展示最新研究成果,其中包括簡化后硬幣大小的 Neuralink 植入物和進行設備植入的手術機器人。
馬斯克先是回顧了去年 7 月份發布的可擴展高寬帶腦機接口系統,并介紹 Neuralink 公司已經將設備簡化成只有硬幣大小。馬斯克現場展示了這款硬幣大小、可以置于人們顱頂部位的設備。其直徑為 23 毫米,厚度 8 毫米,擁有 1024 路連接,能夠感應溫度氣壓,并讀取腦電波、脈搏等生理信號,且具備無線充電功能。馬斯克還展示了有實際功能的設備植入手術機器人,能夠完成開顱、植入感受器并進行黏合等所有步驟。
圖示:硬幣大小的 Neuralink 設備
發布會現場馬斯克展示了一群實驗豬。其中幾只實驗豬之前接受過外科手術,由手術機器人將最新版的 Neuralink 設備植入大腦。結果顯示這些豬的大腦活動可以通過無線傳輸到附近一臺電腦上,讓在場所有人員看到當馬斯克撫摸它們的鼻子時,這些豬的大腦神經元有所反應。
馬斯克在發布會上熱情洋溢地談到這項技術在解決腦損傷和其他疾病方面的潛力。“神經元就像線路,你需要某種電子產品來解決電子問題,”他說。
圖示:電極被排列成細線,然后植入大腦
對于成立已經四年的初創公司 Neuralink 來說,這次展示意在表明,公司的腦機接口技術正在進步,有望在未來某一天安全地應用于人類自身。這種技術可能會幫助身體出現狀況的殘疾人,同時也會將各種科幻場景變為現實打開大門。馬斯克曾表示,比如音樂可以直接進入人的大腦。正是這種雄心壯志,讓 Neuralink 從一個昂貴的研究項目轉變為一家消費類電子產品公司,有朝一日其或許可以證實迄今為止所獲得的 1.58 億美元投資物有所值。
去年 Neuralink 在舊金山的一次發布會上展示了相關計劃和技術突破。當時,馬斯克展示了早期版的 Neuralink 植入設備,并透露該公司已經在老鼠和靈長類動物身上進行了測試,公司通過植入動物大腦的微型電極能夠記錄和分析動物的神經活動。這項工作與學術研究人員和少數公司幾十年來一直在做的工作類似。這些項目的目標都是利用大腦植入技術實現奇跡般的壯舉,比如為盲人恢復視力,幫助癱瘓或中風的人交流,治療精神疾病等等。事實上,很多人已經通過植入手術來幫助解決這些問題。
馬斯克和其他 Neuralink 員工提出的主要觀點是,現有技術太危險、太麻煩,而且廣泛使用的局限性太大。如今,最強大的植入物也需要人們經歷高風險的手術,而患者往往只有在醫生和專家的幫助下才能體驗到這項技術的好處。除此之外,植入物的壽命也很短,因為大腦往往會將植入物視為異物,在植入物周圍形成疤痕組織,從而干擾電信號。鑒于此,Neuralink 公司嘗試制造一種更接近消費電子設備的植入物,這種植入物比現有產品更小、更便宜,對腦組織的影響更小,但可以處理海量的大腦數據。
在過去幾個月里,Neuralink 公司給實驗豬植入了一個直徑 22.5 毫米、厚 8 毫米的裝置。這款設備頂部有一個計算芯片,上面有 64 條極細線絲,線絲末端連接著傳感器。在手術過程中,這些動物先是被帶到弗里蒙特的手術室進行麻醉,然后外科醫生會對它們進行開顱手術。
圖示:發布會上展示的手術機器人
一旦部分頭骨被移走,手術機器人就會開始將這些線植入大腦的特定部位,這樣傳感器就會盡可能地靠近神經元,從而能夠讀取清晰的大腦活動信號。這個連接過程大約需要 30 分鐘,因為機器人需要使用計算機視覺軟件、高清攝像頭和其他技術來精確定位線絲接頭。Neuralink 公司總裁馬克斯?霍達克(Max Hodak)在一次采訪中說:“馬斯克對整個手術過程的時間很不滿意。”
此次發布會之前,記者曾近距離觀察過一只實驗豬,很難找到任何植入設備或進行過手術的證據。這只動物的傷口已經完全愈合,其在 Neuralink 公司辦公室的臨時區域蹦蹦跳跳,就像其他一些沒有植入設備的豬一樣。但是當記者給這只實驗豬喂一根胡蘿卜并撫摸鼻子時,這只豬身后的一個巨大電腦屏幕活躍起來,顯示出大腦神經元在活動,并對觸摸做出反應。
但動物實驗的爭議性和創始人的名氣讓 Neuralink 成為了動物權利活動人士抨擊的焦點。該公司表示,試驗對象由畜牧業專家照料,并限制在靈長類動物身上進行試驗。
為了證明其技術的安全性,Neuralink 公司還從一些動物身上取出植入物,并發現這些動物恢復正常生活,沒有明顯的不良影響,該公司表示。在某些情況下,Neuralink 已經成功在一只動物體內同時植入兩個設備,能夠實時從大腦的兩個半球獲得信號。Neuralink 不僅能夠通過植入物讀出大腦活動,還能向電極發送信號并刺激大腦。所有這些研究都是在 Neuralink 園區進行的,園區內有機器人組裝、芯片和線材制造以及畜牧等設施。
小豬大腦中的信息被讀取出來
Neuralink 曾一度打算使用植入物和另一個放置在耳朵后面的設備來處理諸如無線通信之類的事情。然而現在,它已經把所有功能都整合在一個小設備上。霍達克說:“這樣做更簡單。植入物的電池可以持續 24 小時,還可以像智能手機一樣無線充電。隨著時間的推移,Neuralink 希望繼續縮小這款設備,同時提高其計算能力。”
馬斯克此前曾表示,Neuralink 希望最早在今年進行人體試驗。當然,這需要監管部門的批準和技術安全的保證?;暨_克說:“我們很樂意在今年進行人體試驗。”“這顯然是一件不能操之過急的事情,我們可以在完全準備好了的時候放手去做。”雖然我們還不能把它賣給你,但它開始更像一個產品,更實際?,F在我們有了適合大腦的 Fitbit。”
馬斯克和霍達克均稱,Neuralink 已被美國食品和藥物管理局(FDA)授予“突破性設備狀態”,這意味著該機構將比以前更快地對公司申報做出反應,并不意味著批準 Neuralink 可以進行人體試驗?;暨_克說:“我們正與 FDA 攜手合作。”
馬斯克試圖強調這種腦機接口技術對人體健康的好處。那些身體有缺陷的人將是最有可能首先冒險嘗試大腦植入的人,因為他們可以獲得巨大好處。例如那些中風后失去說話能力的人,通過植入設備可以簡單了解人們想說什么,他們的話可以通過電腦大聲說出來,或者輸入到屏幕上。
當然馬斯克也看到了這些植入物更多的未來應用,比如在人和機器之間建立高帶寬數據連接的能力。馬斯克舉例說,就像在《黑客帝國》中可以立即學會一門語言或武術。但對馬斯克來說,Neuralink 的最終目標將是幫助人類跟上人工智能的步伐。今年早些時候,馬斯克在描述 Neuralink 的使命宣言時就說:“如果你無法打敗它們,那就加入它們。”
專家點評:
中科院神經科學研究所李澄宇教授:雖然通道數(1024 通道)少于去年三千多通道的版本,但是新版本的設備比以往的更小,電池可以使用全天,當晚可以完成無線充電,通過替代部分頭骨實現了低可見度,離實際應用推進了很大一步。
通過以記錄到的電活動預測豬的四肢動作,驗證了設備的有效性;通過手術之后豬的健康與正常行為,驗證了安全性與魯棒性;尤其是在植入一段時間后可以安全取出,這對于版本迭代及實用化是非常重要的,因為很細的柔性電極在取出時可能會折斷。
近期將在多種醫療應用中取得突破性進展,包括脊髓損傷修復、盲人視覺恢復等腦疾病治療。未來會強力推動人腦工作原理的理解,并可能對社會的運行模式產生顛覆性影響。
清華大學腦機接口專家洪波教授:跟上次發布會相比,Neuralink 團隊在兩方面取得了顯著進展:一方面是縫紉機式的手術機器人大大改進,可在大動物和人類大腦自動植入上千根電極絲,上次是一個只能用于大鼠的原型機。
從展示會視頻看,還不能確定現場的那只植入電極的小豬是否由這臺手術機器人自動完成的。另一方面是植入器件的微型化和無線傳輸設計。按照馬斯克的說法,是一個 23 毫米直徑硬幣大小的圓片,可以采集傳輸上千通道的神經放電信號。上一版是 USB 有線接口,這版是無線接收甚至充電。不能確定的是,現場演示的小豬的腦內放電信號是否由這樣的設備記錄。
這個設計和我們團隊的微創腦機接口有相似之處,但我們更關注顱內腦電,而不是單個神經細胞放電,因而對植入器件的要求相對較低,可以完全埋在顱骨里。這次發布會讓人失望的是神經信號解碼方面沒有任何進步,只是簡單演示了小豬四肢運動和腦內神經放電的關系,離植入腦機接口與手機通信還有很長的路要走。
從馬斯克的演講,可以感到他對神經編碼原理不是很關注,對其難度的認識不夠,他大部分的精力都在上面兩方面的工程設計和實現,目前團隊安排也能看出這一點。其實這次演講更像是 Neuralink 的人才招聘,科學和工程進展并沒有媒體期待的那么巨大。人腦植入腦機接口值得期待,但要有足夠的耐心面對神經界面和神經編碼方面的挫折:)
總結
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