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马斯克的“神经织网”靠谱否?且听这五位神经科学专家详细解读

创投|未知朱华健2017-04-14 10:26|阅读  次|

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[摘要] 硅谷钢铁侠马斯克绝对称得上是世界上最棒的实干家,他脑中的疯狂创想简直取之不尽用之不竭,如用可回收火箭探索火星、在真空管道中的建超级高铁,而且人们总是无...

马斯克的“神经织网”靠谱否?且听这五位神经科学专家详细解读

硅谷钢铁侠马斯克绝对称得上是世界上最棒的实干家,他脑中的疯狂创想简直取之不尽用之不竭,如用可回收火箭探索火星、在真空管道中的建超级高铁,而且人们总是无条件相信:马斯克说到做到。

最近,精力旺盛的马斯克再次“下海创业”,这次的公司名为 Neuralink,顾名思义,他要开发脑机接口,让人脑与电脑相连。未来,该公司的技术不但能用在医学领域,还能让健康人变身半机械人,拥有前所未有的超能力。这样的好事谁听了能不兴奋呢?也许马斯克能让曾经高不可攀的神经科学进入寻常百姓家呢。

Neuralink 的创想不但打动了普通人,就连神经科学家也从中嗅到了十足的潜力,即使他们非常清楚这其中的困难。“埃隆·马斯克不怕冒险,而且舍得花钱,因此这一项目也确实值得期待。”Thomas Oxley 说道,他是一位神经工程师,2010 年期就开始研究医用大脑植入物,明年 Oxley 的产品就有可能进行首次临床试验。

眼下,Neuralink 依然相当神秘,《华尔街日报》虽然曝光了该公司的架构和首次招聘的情况,但在具体的技术方面,却又语焉不详。

因此,IEEE Spectrum 专门采访了几位业内大牛,让他们解说一下马斯克到底在计划些什么。首先,我们先讲点背景信息:

在去年的一次会议上,马斯克确实抛出了不少有关该公司的干货,所谓的“神经织网”将成为“大脑皮层之上的数字皮层”。想要拥有“神经织网”,连脑外科手术都不用做,所需的硬件可以通过颈部注射进入体内,并随着血液进入大脑。

其实神经植入物早已不是天方夜谭,已经有 15 万帕金森患者经过了类似治疗,植入物会定期发送电脉冲信号来控制病人的颤抖问题。眼下,研究人员正在实验用类似起搏器的设备来治疗抑郁和其他神经疾病。此外,许多癫痫病人也在利用植入物进行矫正治疗。

马斯克的神经织网可能会首先用于治疗某些疾病,但这种技术能否获得监管部门的批准现在还是个未知数。从他的描述来看,这种所谓的神经织网可不是现有的大脑刺激器,它更像是实验性的脑机接口(BCI),可以记录下脑信号并利用相关信息来控制鼠标和机械臂之类的外部设备。这些脑机接口植入物潜力巨大,未来它们甚至能让瘫痪病人重新站起来,但眼下没有任何产品获批用于临床使用。

废话不多说,下面我们一起来看看专家是如何解读的吧。

Mary Lou Jepsen:“万里长征第一步”

Mary Lou Jepsen 是位硅谷大牛,据观维网获知,最近她刚刚创立了新创公司 Openwater,目标就是开发一款可成像甚至心灵感应(读取大脑思维模式)的非侵入式脑机接口。与马斯克一样,她不但对该技术的医学应用前景很感兴趣,还想靠它增强人的自身能力。不过,她认为一切侵入式的神经技术都会遇到医学上的障碍,即使这种技术不需要做开颅手术。

“按我的理解,马斯克是想将硅颗粒(即神经织网)植入人体内,并通过血液进入大脑。不过,无论往体内植入什么物品,都有可能产生无法预期的后果。”Jepsen 说道。“举例来说,即使大脑内红细胞过多都有可能阻塞毛细血管,这可不是闹着玩的。而医学研究发现,脑部毛细血管的阻塞就是阿尔兹海默症(老年痴呆症)的主要患病原因。因此,对于所谓神经织网,我最担心的就是它是否会造成毛细血管阻塞。”

Jepsen 注意到,《华尔街日报》的报道中列出了许多加入 Neuralink 的神经科学家,但它们表示这只是万里长征第一步。“这消息确实令人激动,但也说明 Neuralink 还只是个婴儿。”Jepsen 说道。

Thomas Oxley:“快速商用?天方夜谭”

Thomas Oxley 是一位执业神经专家,同时他还是仿生脊髓“Stentrode”的发明者,这款装置体积非常小,原理是在脑部附近血管植入它之后,它会记录脑部活动,并将讯息转化为电子指令。测试显示,它可以控制义肢。医生还说,病人用上它之后,只要用念力便可驱动轮椅。

Oxley 的 Stentrode 装置可以替代传统的电极,明年他的团队计划在皇家墨尔本医院为小部份病人植入该装置。“马斯克想通过血液植入相关装置的想法很好,但在整个过程中你要避免任何对脑组织的直接侵入和毁损。”Oxley 说道。

Oxley 的 Stentrode 装置其实植入方式与马斯克类似,不过装置流入大脑时外部有导管保护。这样虽然无法直接监测神经的活动了,但 Oxley 表示只要借助得当的信号处理方式,就能破译收集到的不同信号。

马斯克的“神经织网”靠谱否?且听这五位神经科学专家详细解读

Oxley 认为,如果马斯克植入神经织网的方式真如报道中那样,恐怕一时半会就想取得成功是天方夜谭。“医疗设备的研发之路相当漫长,我们能取得现在的成果,全靠大量的科学研究。”Oxley 说道。在过去两年里,他的研究团队在绵羊身上实验了导管输送系统,成功的在大脑皮质运动区植入了可用的记录系统。

下一步,团队将把 Stentrode 当作脑机接口,让瘫痪或者截肢患者来控制外骨骼或者机械假肢。Oxley 认为此类设备一旦成熟,需求量会相当巨大,中风、脊柱损伤、渐冻人症和肌肉萎缩的病人都会购买。2013 年的一份麦肯锡报告也显示,只在发达国家,就有 5000 万病人能从该技术中受益。因此,如果马斯克的研究能取得较大突破,挣大钱绝对没问题。

至于上面提到的阻塞问题,Olexy 称神经科学家会在平时使用固定支架来保证病人脑部血管的畅通。“作为医生,我们知道如何通过药物保证这些支架稳定工作。”Olexy 说道。

Charles Lieber 和 Guosong Hong :“和大脑植入物有很大差别”

Charles Lieber 和 Guosong Hong 则提供了另一种将脑机接口植入大脑的方式。Lieber 是哈佛大学化学工程系的教授,而 Hong 则是他手下的博士后学者,他们正在开发“电子网格”,可以通过注射器直接打入脑组织,随后该装置就可展开并与神经元进行交流了。

马斯克的“神经织网”靠谱否?且听这五位神经科学专家详细解读

“电子网格可以通过注射器精确的植入大脑中的某个部位并与神经组织建立无缝且稳定的连接,研究发现,这种电子网格与脑组织非常类似。”Lieber 说道。“电子网格会造成微不足道的伤害或者慢性免疫反应。”实验证明,这种电子网格可以稳定的在大脑内工作并且在数月时间内记录下单个神经元的相关信息。

Hong 补充称,电子网格不但能记录相关信息还能刺激神经元,这样就为多种医学应用提供了可能。“它能为神经及神经退行性疾病(如帕金森和阿尔兹海默症)的治疗提供转化能力。”Hong 说道。“同时,它还能为下一代脑机接口铺路。”

虽然马斯克将神经织网描述为“大脑皮层之上的数字皮层”,但Charles Lieber 和 Guosong Hong 师徒两人不并认为电子网格与其有相似性。Hong 强调称:“从 Neuralink 的初次招聘来看,它和我们用到的大脑植入物有很大差别。”

还搜集了不少此类研究,如来自劳伦斯国家实验室的 Vanessa Tolosa 一直在从事柔性聚合物探测器的研发,这家伙看起来就像一张小型试纸。加州大学的 Philip Sabes 则在尝试研究大脑外表面的微型脑皮层电图。而波士顿大学的 Timothy Gardner 在开发碳纤维电极,这套设备看起来就像缠绕纠结的电线。

如果拿马斯克的神经织网与 Sabes 的作品对比,明显就能看出后者更胜一筹。不过,马斯克可能只是用了隐喻,所谓的“数字皮层”可能并不带有传统的层级含义。

Michel Maharbiz:“缩小微型电极体积需要多年努力”

Michel Maharbiz 是UC伯克利分校的电气工程教授,它的研发项目叫做“神经尘埃”,是一种微型的电极。从名字来看,这个项目应该是马斯克喜欢的类型。Maharbiz 释放这种微型无线电极时依靠神经系统,同时这些电极还能记录信号。

眼下,他们团队打造的电极体积只有 2.4 立方毫米,但该团队的目标是进一步缩小其体积。第一步他们准备将其缩小到 1 立方毫米,最终目标则为 0.5 立方毫米。最近,Maharbiz 和他的同事展示了“神经尘埃”的最新成果,这些微型电极已经可以从神经中无线接收能量并向外发送数据了。

Maharbiz 并不知道神经尘埃是否与神经织网有相似之处,但他清楚地认识到缩小微型电极体积的困难程度。

“我们遇到的困难不只有电路设计,还有材料、通信方案和能量等,这是一个综合项目。”Maharbiz 说道。同时,他强调“微型电极体系的缩小需要多年的努力,技术只能分阶段进行提升。”

想要让脑机接口在脑部血管中正常运行,微型电极的直径必须缩小到 100 微米。当然,你也可以使用较长的微型线路连接置于血管系统其他部位的电极站。

这样看来,马斯克的 Neuralink 团队在设备小型化、安全植入和定位上面对的技术挑战可真不少。同时,他们还得找到如何用神经织网解决医学疾病的方法。不过,一旦马斯克克服了上述困难,就能开始在普通人中普及神经科学了,随后我们就能通过脑机接口直接将我们的思想传到手机或计算机上,并以此提升工作效率并打开新世界的大门。

Oxley 并不看好 Neuralink 的快速崛起,不过他认为马斯克愿意在神经工程上投入精力显示该领域正在逐步成熟。“这是个为神经工程正名的时刻。”Oxley 说道。“脑机接口现在站到了硅谷舞台中央,它也成功晋升伟大事业的行列。”


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