不用在头骨上打洞了,我国团队取得脑机接口实验新突破
到了 2022 年 12 月,马斯克又高调地发布了神经链公司关于脑机接口的最新进展:一只名叫 Sake 的受试猴子,通过植入体内的脑机接口设备打出了当天活动的标语“welcome to show and tell”,接着又打出了另一句“can i please have snacks”(可以给我一点零食吗)。最后,Sake 亲自选择了自己想要的奖励——葡萄。这一连串完整的展示,在呈现技术的同时,引发了巨大的伦理争议。
早在 2022 年 2 月,神经链公司就遭到了动物保护组织的指责,这些组织称神经链公司的可怕实验让猴子遭受了“极大的痛苦”:有的猴子缺了手指和脚趾,“可能是由于自残或其他一些未指明的创伤”;有的猴子头骨被钻了洞,随后引发血性皮肤感染,不得不被安乐死[1]。这些血淋淋的场景光看文字就已让人非常不适,更别提后续可能进行的人体实验了。
这些争议让脑机接口一度走在风口浪尖,引起很多人的关注。相比之下,“2023 年 5 月 4 日,全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功”的消息,在网上收获的反馈,就要平淡得多。实际上,在我看来,我国取得的这项成果比上面说的神经链公司的两项成果意义更大,而且远非那么“血腥”,很值得大家了解一下。
脑机接口从理论上来说可以有三种形式:
第一种:侵入式。也就是要在颅骨上凿洞,把设备直接插入脑子,像刚才提到的神经链公司受试的猪和猴子都是这种。
第二种:非侵入式。它就像是罩在头上的一个网,使用者就像戴帽子一样使用它。
第三种,也就是我们今天要介绍的这种,叫做“介入式”,它是介于侵入式和非侵入式之间的一种方式。
“介入式”这个词其实是一个医学专有名词,它是一种特殊的手术方式。介入手术,很多人可能不太熟悉,这其实是一项上世纪 80 年代新发展出来的医学技术,发展到现在,介入科已经可以和内科、外科并列成为了临床医学的三大支柱性学科。
如果做最粗浅的介绍的话,内科就是吃药,外科就是做手术。内科吃药,药物会通过血液流到全身。外科手术就是把病变的病灶切除,可以只针对有问题的组织进行治疗。而介入科,它会利用遍布全身的血管系统进行精准治疗,理论上是可以精准抵达人体的任何位置的。
然后医生会在目标附近的静脉上开上一个非常非常小的孔,把一根特别细的导管深入到血管中。
接着再一点一点把导管伸到有病灶的地方,如果用药的话,药物就可以只作用于导管头的附近,这样就可以实现"精准打击"。想要移除病灶,也可以把向病灶运输养料的血管堵死,饿死病灶,实现类似外科手术切割的效果。
比如,现在医院中非常常见的安装血管支架的手术,就是这种介入式手术。虽然也叫手术,但它主要利用的是身体本来就有的血管系统去抵达“目的地”,创口极小,就像是用粗一点的针头打了个针眼。手术完了贴个创可贴就行,也不需要多长时间恢复,大多休息一两天就可以正常生活了。
侵入式脑机接口最大的问题是舒适性和安全性的问题,毕竟是要在颅骨上打洞啊,这可不是闹着玩儿的。
非侵入式脑机接口最大的问题是信号的失真问题,毕竟隔着颅骨,信号大大衰减,有些信号从理论上就获取不到。
成功抵达猴子大脑的传感器是一个脑控机械臂的传感器,拥有了这个传感器的猴子,可以用意念控制机械臂把食物送到嘴边。
其实,段峰教授团队 2022 年就已经在羊的身上完成了首例介入式脑机接口动物试验。而这一次,重要的是在猴子身上试验成功了。众所周知,猴子和我们人类都属于灵长类。在猴子身上能取得成功,距离在人体试验取得成功就不远了。
下一步,他们团队将继续优化电极设计,在更多的动物体内做相关的试验,看看长期植入是否可以依然安全可靠。更重要的还有如何对大脑传来的信号进行解读,也需要非常多的研究才能有进一步发展,这项技术如果真的代表着未来,距离它能够被真正地使用,可能还要 5 年,甚至更长的时间。
这条新闻给我的启发是,科技的发展越来越依赖各个学科的交叉融合,这次成就,可以说是脑机接口和介入式手术联姻的成果。一个领域遇到的问题,可能在另一个领域中早就有了解决方案。
最后,你可能觉得脑机接口技术还是离真实生活有点远,或者我们这代人有生之年享受不到。但我想告诉你:早在 2011 年,BrainGate 神经接口系统就已让一位瘫痪 15 年的女士控制机械臂,喝到了一杯她想喝到的咖啡[2];一位已经进展到锁定状态的渐冻症患者,在研究测试中通过两个包含 64 个针状电极的微型植入物,可以用意念与家人再次交流[3]。这是一些充满温度的好消息,脑机接口技术还是值得期待的,不是吗?
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