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马斯克脑机接口遭质疑:不是新技术,没体现神经解码进展


马斯克的脑机接口实验,一经发布,就引来了诸多关注,业内专家们对此实验的评价却褒贬不一。

北京时间 8 月 29 日,Neuralink 公司发布的神秘技术终于揭开了它的面纱,在视频直播中,Neuralink 一共展示了三项发布:脑机接口设备LINK V0.9手术机器人脑机接口的生物实验

马斯克在直播中表示,在专业医生的监督下,手术机器人可以做到开颅、取骨、植入、安装等一系列操作,并表示,Neuralink 已经在使用这款机器人植入脑机接口设备,未来希望在 1 小时内完成植入,用户几乎都不用麻醉即可完成手术,现场他还带来了三只小猪进行演示。在小猪做出吃东西动作时,植入其脑中的芯片实时传输的脑电波数据,会根据不同的峰值来分析小猪的脑部活动。在工作人员在抚摸小猪鼻子时候,小猪的脑电波会有明显的变化。

马斯克脑机接口遭质疑

马斯克表示,除了检测小猪脑部的运作情况,LINK V0.9 能靠激活电极触发大脑特定区域的神经元,并且通过神经元活动预测猪的四肢运动。

然而,对于 Neuralink 所展示的最新技术,业内专家们的评价却褒贬不一。

一些研究人员称赞Neuralink的工作对现有技术进行了重大改进。多伦多大学的神经科学研究员Graeme Moffat表示,根据他的观察,Neuralink已经取得了“数量级的飞跃”。斯坦福的神经科学家Sergey Stavisky也表示,该演示显示了Neuralink在2019年取得的令人印象深刻的进步。

但也有一些专家表示,该公司没有提供太多的新功能,而且其最大的猜测性结论并非是基于当下的科学所得出的。靠激活电极触发大脑特定区域的神经元,并且通过神经元活动预测物体行为,这本身并不是什么新鲜事。萨塞克斯大学的托马斯·诺沃特尼(Thomas Nowotny)教授认为记录神经信号的技术已有“数十年之久”。

脑机接口科学家、卡耐基梅隆大学生物医学工程系主任贺斌教授在接受媒体采访时评价称,马斯克演示了在脑机接口设备小型化和无线通信等工程领域取得了一定成就,但并没有展现神经解码方面的任何重大进展。“从记录和信号传输的角度看,缩小植入式脑机接口设备是重要的,但是最终人们需要证明这套系统能做什么来解码大脑信号并正确解释大脑的状态和意图。” 在马斯克的演示中,并没有对这一问题进行任何解释。

此外,纽卡斯尔大学(Newcastle University)神经界面学教授安德鲁·杰克逊(Andrew Jackson)对此实验的看法也没那么乐观。杰克逊在一份声明中表示:“就他们的技术而言,1024个channels在当今已经不是什么伟大的成就了。”他指的是植入物在大脑中传输数据的带宽。“但无线中继的电子设备还是非常先进的,手术机器人也很棒。”

在马斯克的讲话中,他也承认,无论是在实验室还是在真实世界中,类似的技术已经存在有一段时间了。例如,2017年的一项研究表明,神经信号可以用于精确控制假肢。马斯克的想法很大程度上是基于这样一种想法,即神经链接技术将大大改进现有的研究。

杰克逊还称:“记录脑细胞和‘阅读思想’之间有很大的区别,特别是当涉及到我们不太了解的高层次认知功能时。”他还补充解释道:“‘向大脑中写入内容’的想法更值得怀疑……”

这种区别很微妙,但却至关重要。关于大脑中电化学脉冲的“boops”如何成为思考、感觉或记忆的主观体验,目前几乎没有任何科学能理解到这一点。

马斯克在推特上回应了杰克逊的评论:“不幸的是,学术界的许多人都过于看重想法的价值,而忽视了将其付诸实践,这是很常见的。”

国际工程师专业组织工程与技术研究所的生物医学工程师彼得·班尼斯特(Peter Bannister)为马斯克的言论进行了辩护,他认为:“重要的是要记住,马斯克所做出的这些尝试,对于激励下一代工程师和科学家至关重要。”

脑机接口 = 下一代交互方式?

人类对于脑机接口的探索已经持续了多年。20 世纪 90 年代中期以来,从实验中获得的此类知识呈显著增长。在多年来动物实验的实践基础上,应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来,用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。

比如,一位名叫 Phil Kennedy 的神经科学家曾经研究出了一种名为亲神经电极的技术,这种技术可以让电极长时间植入人脑,让脑机接口有可能从实验投入实际使用。1998 年,Phil Kennedy 找到了一位合适的实验对象,通过植入电极,实现了让这位曾经是植物人的瘫痪患者可以用意识打字。

但是由于后续的实验遭遇了接连的失败,接受实验的患者要么伤口长期不能愈合,要么因为身体原因去世。Phil Kennedy 甚至在 2014 年在自己的身上进行了实验,最后却还是出现了伤口无法愈合的情况,最后以失败告终。

幸运的是,随着技术的发展,参与者也可以不用付出太大的代价就能完成一些实验。比如浙大二院张建民团队通过对一位高位截瘫志愿者脑内植入 Utah 阵列电极,从而意念控制机械手臂的三维运动完成进食、饮水和握手等一系列上肢重要功能运动。

上述两种需要植入人体才可以作用的脑机接口被称为“侵入式”接口,马斯克发布的产品也属于这一类别。

除侵入式之外,还有一种不需要植入人体的“非侵入式”脑机接口。与侵入式脑机接口一样,非侵入式脑机接口目前也被应用在助残领域。

比如来自俄罗斯 Neurobotics 公司和莫斯科物理与技术研究所的研究人员就发现了一种方法,可以将一个人的大脑活动可视化为真实的图像,模拟他们实时观察到的情况,这种方法不需要给大脑植入任何芯片或电极,只需要将设备放置在头皮即可实现。

研究小组称,这将使新的由脑信号控制的中风后康复装置成为可能。为了开发由大脑控制的设备以及认知障碍治疗和中风后康复的方法,神经生物学家需要了解大脑如何编码信息。其中一个关键方面是研究人们在观看视频时感知视觉信息的大脑活动。

脑机接口的其他进展

我国脑机接口相关技术的进展最早可追溯至2014年,由天津大学和天津市人民医院共同研发出来的名为“神工一号”的人工神经机器人系统,这在当时是全球首台纯意念控制系统,适用于全肢体中风患者康复使用,其通过脑机去读取患者的意念,驱动多级神经肌肉电刺激技术,刺激瘫痪肢体产生对应动作,引起肌肉产生主动收缩,带动骨骼和关节产生自主动作,可加快康复过程。

早在今年1月,浙大求是高等研究院“脑机接口”团队宣布,与浙大二院合作完成了国内首例植入式脑机接口临床转化研究。浙大发布的视频显示,一名72岁的高位截瘫患者可通过“意念”控制外部机械臂及机械手来完成握手、拿饮料、吃油条、打麻将等动作。该实验首次证明了高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。

近期,一支华人团队创业公司的最新突破也引起了媒体的关注,BrainCo 创立于 2015 年,是哈佛大学创新实验室孵化的第一支华人团队。创始人韩璧丞是哈佛大学脑科学中心博士,他是首位就脑机接口技术接受福布斯专访的华人科学家。与 Neuralink 不同,BrainCo 已经基于无创脑机接口技术推出了可商用产品:用于智慧教育的Focus 专注力训练设备和用于上肢残疾人士的BrainRobotics智能仿生手。

发布会上,BrainCo还向外界展示了两项预研产品,一是“读心术”——脑波成像技术,该技术可以利用脑电波的模式作为条件通过算法还原人眼所见或大脑中想象的图景;二是隔空打字,BrainCo打造了一套成熟的肌电控制系统,这套系统可以采集前臂的手部运动肌肉群EMG信号,处理并精确判定用户的手部运动意图。