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硅谷鋼鐵俠馬斯克絕對稱得上是世界上最棒的實(shí)干家，他腦中的瘋狂創(chuàng)想簡直取之不盡用之不竭，如用可回收火箭探索火星、在真空管道中的建超級高鐵，而且人們總是無條件相信：馬斯克說到做到。
最近，精力旺盛的馬斯克再次“下海創(chuàng)業(yè)”，這次的公司名為 Neuralink，顧名思義，他要開發(fā)腦機(jī)接口，讓人腦與電腦相連。未來，該公司的技術(shù)不但能用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還能讓健康人變身半機(jī)械人，擁有前所未有的超能力。這樣的好事誰聽了能不興奮呢？也許馬斯克能讓曾經(jīng)高不可攀的神經(jīng)科學(xué)進(jìn)入尋常百姓家呢。
Neuralink 的創(chuàng)想不但打動了普通人，就連神經(jīng)科學(xué)家也從中嗅到了十足的潛力，即使他們非常清楚這其中的困難。“埃隆·馬斯克不怕冒險，而且舍得花錢，因此這一項目也確實(shí)值得期待。”Thomas Oxley 說道，他是一位神經(jīng)工程師，2010 年期就開始研究醫(yī)用大腦植入物，明年 Oxley 的產(chǎn)品就有可能進(jìn)行首次臨床試驗。
眼下，Neuralink 依然相當(dāng)神秘，《華爾街日報》雖然曝光了該公司的架構(gòu)和首次招聘的情況，但在具體的技術(shù)方面，卻又語焉不詳。
因此，IEEE Spectrum 專門采訪了幾位業(yè)內(nèi)大牛，讓他們解說一下馬斯克到底在計劃些什么。首先，我們先講點(diǎn)背景信息：
在去年的一次會議上，馬斯克確實(shí)拋出了不少有關(guān)該公司的干貨，所謂的“神經(jīng)織網(wǎng)”將成為“大腦皮層之上的數(shù)字皮層”。想要擁有“神經(jīng)織網(wǎng)”，連腦外科手術(shù)都不用做，所需的硬件可以通過頸部注射進(jìn)入體內(nèi)，并隨著血液進(jìn)入大腦。
其實(shí)神經(jīng)植入物早已不是天方夜譚，已經(jīng)有 15 萬帕金森患者經(jīng)過了類似治療，植入物會定期發(fā)送電脈沖信號來控制病人的顫抖問題。眼下，研究人員正在實(shí)驗用類似起搏器的設(shè)備來治療抑郁和其他神經(jīng)疾病。此外，許多癲癇病人也在利用植入物進(jìn)行矯正治療。
馬斯克的神經(jīng)織網(wǎng)可能會首先用于治療某些疾病，但這種技術(shù)能否獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)現(xiàn)在還是個未知數(shù)。從他的描述來看，這種所謂的神經(jīng)織網(wǎng)可不是現(xiàn)有的大腦刺激器，它更像是實(shí)驗性的腦機(jī)接口（BCI），可以記錄下腦信號并利用相關(guān)信息來控制鼠標(biāo)和機(jī)械臂之類的外部設(shè)備。這些腦機(jī)接口植入物潛力巨大，未來它們甚至能讓癱瘓病人重新站起來，但眼下沒有任何產(chǎn)品獲批用于臨床使用。
廢話不多說，下面我們一起來看看專家是如何解讀的吧。
Mary Lou Jepsen：“萬里長征第一步”
Mary Lou Jepsen 是位硅谷大牛，雷鋒網(wǎng)獲知，最近她剛剛創(chuàng)立了新創(chuàng)公司 Openwater，目標(biāo)就是開發(fā)一款可成像甚至心靈感應(yīng)（讀取大腦思維模式）的非侵入式腦機(jī)接口。與馬斯克一樣，她不但對該技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景很感興趣，還想靠它增強(qiáng)人的自身能力。不過，她認(rèn)為一切侵入式的神經(jīng)技術(shù)都會遇到醫(yī)學(xué)上的障礙，即使這種技術(shù)不需要做開顱手術(shù)。
“按我的理解，馬斯克是想將硅顆粒（即神經(jīng)織網(wǎng)）植入人體內(nèi)，并通過血液進(jìn)入大腦。不過，無論往體內(nèi)植入什么物品，都有可能產(chǎn)生無法預(yù)期的后果。”Jepsen 說道。“舉例來說，即使大腦內(nèi)紅細(xì)胞過多都有可能阻塞毛細(xì)血管，這可不是鬧著玩的。而醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，腦部毛細(xì)血管的阻塞就是阿爾茲海默癥（老年癡呆癥）的主要患病原因。因此，對于所謂神經(jīng)織網(wǎng)，我最擔(dān)心的就是它是否會造成毛細(xì)血管阻塞。”
Jepsen 注意到，《華爾街日報》的報道中列出了許多加入 Neuralink 的神經(jīng)科學(xué)家，但它們表示這只是萬里長征第一步。“這消息確實(shí)令人激動，但也說明 Neuralink 還只是個嬰兒。”Jepsen 說道。
Thomas Oxley：“快速商用？天方夜譚”
Thomas Oxley 是一位執(zhí)業(yè)神經(jīng)專家，同時他還是仿生脊髓“Stentrode”的發(fā)明者，這款裝置體積非常小，原理是在腦部附近血管植入它之后，它會記錄腦部活動，并將訊息轉(zhuǎn)化為電子指令。測試顯示，它可以控制義肢。醫(yī)生還說，病人用上它之后，只要用念力便可驅(qū)動輪椅。
Oxley 的 Stentrode 裝置可以替代傳統(tǒng)的電極，明年他的團(tuán)隊計劃在皇家墨爾本醫(yī)院為小部份病人植入該裝置。“馬斯克想通過血液植入相關(guān)裝置的想法很好，但在整個過程中你要避免任何對腦組織的直接侵入和毀損。”O(jiān)xley 說道。
Oxley 的 Stentrode 裝置其實(shí)植入方式與馬斯克類似，不過裝置流入大腦時外部有導(dǎo)管保護(hù)。這樣雖然無法直接監(jiān)測神經(jīng)的活動了，但 Oxley 表示只要借助得當(dāng)?shù)男盘柼幚矸绞剑湍芷谱g收集到的不同信號。
Oxley 認(rèn)為，如果馬斯克植入神經(jīng)織網(wǎng)的方式真如報道中那樣，恐怕一時半會就想取得成功是天方夜譚。“醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)之路相當(dāng)漫長，我們能取得現(xiàn)在的成果，全靠大量的科學(xué)研究。”O(jiān)xley 說道。在過去兩年里，他的研究團(tuán)隊在綿羊身上實(shí)驗了導(dǎo)管輸送系統(tǒng)，成功的在大腦皮質(zhì)運(yùn)動區(qū)植入了可用的記錄系統(tǒng)。
下一步，團(tuán)隊將把 Stentrode 當(dāng)作腦機(jī)接口，讓癱瘓或者截肢患者來控制外骨骼或者機(jī)械假肢。Oxley 認(rèn)為此類設(shè)備一旦成熟，需求量會相當(dāng)巨大，中風(fēng)、脊柱損傷、漸凍人癥和肌肉萎縮的病人都會購買。2013 年的一份麥肯錫報告也顯示，只在發(fā)達(dá)國家，就有 5000 萬病人能從該技術(shù)中受益。因此，如果馬斯克的研究能取得較大突破，掙大錢絕對沒問題。
至于上面提到的阻塞問題，Olexy 稱神經(jīng)科學(xué)家會在平時使用固定支架來保證病人腦部血管的暢通。“作為醫(yī)生，我們知道如何通過藥物保證這些支架穩(wěn)定工作。”O(jiān)lexy 說道。
Charles Lieber 和 Guosong Hong ：“和大腦植入物有很大差別”
Charles Lieber 和 Guosong Hong 則提供了另一種將腦機(jī)接口植入大腦的方式。Lieber 是哈佛大學(xué)化學(xué)工程系的教授，而 Hong 則是他手下的博士后學(xué)者，他們正在開發(fā)“電子網(wǎng)格”，可以通過注射器直接打入腦組織，隨后該裝置就可展開并與神經(jīng)元進(jìn)行交流了。
“電子網(wǎng)格可以通過注射器精確的植入大腦中的某個部位并與神經(jīng)組織建立無縫且穩(wěn)定的連接，研究發(fā)現(xiàn)，這種電子網(wǎng)格與腦組織非常類似。”Lieber 說道。“電子網(wǎng)格會造成微不足道的傷害或者慢性免疫反應(yīng)。”實(shí)驗證明，這種電子網(wǎng)格可以穩(wěn)定的在大腦內(nèi)工作并且在數(shù)月時間內(nèi)記錄下單個神經(jīng)元的相關(guān)信息。
Hong 補(bǔ)充稱，電子網(wǎng)格不但能記錄相關(guān)信息還能刺激神經(jīng)元，這樣就為多種醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了可能。“它能為神經(jīng)及神經(jīng)退行性疾病（如帕金森和阿爾茲海默癥）的治療提供轉(zhuǎn)化能力。”Hong 說道。“同時，它還能為下一代腦機(jī)接口鋪路。”
雖然馬斯克將神經(jīng)織網(wǎng)描述為“大腦皮層之上的數(shù)字皮層”，但Charles Lieber 和 Guosong Hong 師徒兩人不并認(rèn)為電子網(wǎng)格與其有相似性。Hong 強(qiáng)調(diào)稱：“從 Neuralink 的初次招聘來看，它和我們用到的大腦植入物有很大差別。”
雷鋒網(wǎng)還搜集了不少此類研究，如來自勞倫斯國家實(shí)驗室的 Vanessa Tolosa 一直在從事柔性聚合物探測器的研發(fā)，這家伙看起來就像一張小型試紙。加州大學(xué)的 Philip Sabes 則在嘗試研究大腦外表面的微型腦皮層電圖。而波士頓大學(xué)的 Timothy Gardner 在開發(fā)碳纖維電極，這套設(shè)備看起來就像纏繞糾結(jié)的電線。
如果拿馬斯克的神經(jīng)織網(wǎng)與 Sabes 的作品對比，明顯就能看出后者更勝一籌。不過，馬斯克可能只是用了隱喻，所謂的“數(shù)字皮層”可能并不帶有傳統(tǒng)的層級含義。
Michel Maharbiz：“縮小微型電極體積需要多年努力”
Michel Maharbiz 是UC伯克利分校的電氣工程教授，它的研發(fā)項目叫做“神經(jīng)塵埃”，是一種微型的電極。從名字來看，這個項目應(yīng)該是馬斯克喜歡的類型。Maharbiz 釋放這種微型無線電極時依靠神經(jīng)系統(tǒng)，同時這些電極還能記錄信號。
眼下，他們團(tuán)隊打造的電極體積只有 2.4 立方毫米，但該團(tuán)隊的目標(biāo)是進(jìn)一步縮小其體積。第一步他們準(zhǔn)備將其縮小到 1 立方毫米，最終目標(biāo)則為 0.5 立方毫米。最近，Maharbiz 和他的同事展示了“神經(jīng)塵埃”的最新成果，這些微型電極已經(jīng)可以從神經(jīng)中無線接收能量并向外發(fā)送數(shù)據(jù)了。
Maharbiz 并不知道神經(jīng)塵埃是否與神經(jīng)織網(wǎng)有相似之處，但他清楚地認(rèn)識到縮小微型電極體積的困難程度。
“我們遇到的困難不只有電路設(shè)計，還有材料、通信方案和能量等，這是一個綜合項目。”Maharbiz 說道。同時，他強(qiáng)調(diào)“微型電極體系的縮小需要多年的努力，技術(shù)只能分階段進(jìn)行提升。”
想要讓腦機(jī)接口在腦部血管中正常運(yùn)行，微型電極的直徑必須縮小到 100 微米。當(dāng)然，你也可以使用較長的微型線路連接置于血管系統(tǒng)其他部位的電極站。
這樣看來，馬斯克的 Neuralink 團(tuán)隊在設(shè)備小型化、安全植入和定位上面對的技術(shù)挑戰(zhàn)可真不少。同時，他們還得找到如何用神經(jīng)織網(wǎng)解決醫(yī)學(xué)疾病的方法。不過，一旦馬斯克克服了上述困難，就能開始在普通人中普及神經(jīng)科學(xué)了，隨后我們就能通過腦機(jī)接口直接將我們的思想傳到手機(jī)或計算機(jī)上，并以此提升工作效率并打開新世界的大門。
Oxley 并不看好 Neuralink 的快速崛起，不過他認(rèn)為馬斯克愿意在神經(jīng)工程上投入精力顯示該領(lǐng)域正在逐步成熟。“這是個為神經(jīng)工程正名的時刻。”O(jiān)xley 說道。“腦機(jī)接口現(xiàn)在站到了硅谷舞臺中央，它也成功晉升偉大事業(yè)的行列。”
Via. Spectrum.ieee，雷鋒網(wǎng)編譯
